协议头部结构体.docx

TCP/IP协议头部结构体

网络协议结构体定义
1. // i386 is little_endian.   
2. #ifndef LITTLE_ENDIAN   
3. #define LITTLE_ENDIAN   (1)   //BYTE ORDER   
4. #else   
5. #error Redefine LITTLE_ORDER   
6. #endif   
7. //Mac头部，总长度14字节   
8. typedef struct _eth_hdr  
9. {  
10.     unsigned char dstmac[6]; //目标mac地址   
11.     unsigned char srcmac[6]; //源mac地址   
12.     unsigned short eth_type; //以太网类型   
13. }eth_hdr;  
14. //IP头部，总长度20字节   
15. typedef struct _ip_hdr  
16. {  
17.     #if LITTLE_ENDIAN   
18.     unsigned char ihl:4;     //首部长度   
19.     unsigned char version:4, //版本    
20.     #else   
21.     unsigned char version:4, //版本   
22.     unsigned char ihl:4;     //首部长度   
23.     #endif   
24.     unsigned char tos;       //服务类型   
25.     unsigned short tot_len;  //总长度   
26.     unsigned short id;       //标志   
27.     unsigned short frag_off; //分片偏移   
28.     unsigned char ttl;       //生存时间   
29.     unsigned char protocol;  //协议   
30.     unsigned short chk_sum;  //检验和   
31.     struct in_addr srcaddr;  //源IP地址   
32.     struct in_addr dstaddr;  //目的IP地址   
33. }ip_hdr;  
34. //TCP头部，总长度20字节   
35. typedef struct _tcp_hdr  
36. {  
37.     unsigned short src_port;    //源端口号   
38.     unsigned short dst_port;    //目的端口号   
39.     unsigned int seq_no;        //序列号   
40.     unsigned int ack_no;        //确认号   
41.     #if LITTLE_ENDIAN   
42.     unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度   
43.     unsigned char thl:4;        //tcp头部长度   
44.     unsigned char flag:6;       //6位标志   
45.     unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位   
46.     #else   
47.     unsigned char thl:4;        //tcp头部长度   
48.     unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度   
49.     unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位   
50.     unsigned char flag:6;       //6位标志    
51.     #endif   
52.     unsigned short wnd_size;    //16位窗口大小   
53.     unsigned short chk_sum;     //16位TCP检验和   
54.     unsigned short urgt_p;      //16为紧急指针   
55. }tcp_hdr;  
56. //UDP头部，总长度8字节   
57. typedef struct _udp_hdr  
58. {  
59.     unsigned short src_port; //远端口号   
60.     unsigned short dst_port; //目的端口号   
61.     unsigned short uhl;      //udp头部长度   
62.     unsigned short chk_sum;  //16位udp检验和   
63. }udp_hdr;  
64. //ICMP头部，总长度4字节   
65. typedef struct _icmp_hdr  
66. {  
67.     unsigned char icmp_type;   //类型   
68.     unsigned char code;        //代码   
69.     unsigned short chk_sum;    //16位检验和   
70. }icmp_hdr;   

全面的网络协议结构体定义
1. /*********************************************/  
2. //计算机网络各种协议的结构   
3. #define ETHER_ADDR_LEN 6 //NIC物理地址占6字节   
4. #define MAXDATA 10240   
5. /* 
6. 网络实验程序 

7. 数据包中的TCP包头,IP包头,UDP包头,ARP包,Ethernet包等. 
8. 以及各种表.路由寻址表,地址解析协议表DNS表等 
9. */  
10. #define ETHERTYPE_IP 0x0800   //IP Protocal   
11. #define ETHERTYPE_ARP 0x0806   //Address Resolution Protocal   
12. #define ETHERTYPE_REVARP 0x0835   //Reverse Address Resolution Protocal 逆地址解析协议   
13. /**/  
14. //ethernet   
15. typedef struct ether_header  
16. {  
17.     u_char ether_dhost[ETHER_ADDR_LEN];  
18.     u_char ether_shost[ETHER_ADDR_LEN];  
19.     u_short ether_type;  
20. }ETH_HEADER;  
21. /***************************************/  
22. //ether_header eth;   
23. /*********************************************/  
24. //arp   
25. typedef struct arphdr  
26. {  
27.     u_short ar_hrd;  
28.     u_short ar_pro;  
29.     u_char ar_hln;  
30.     u_char ar_pln;  
31.     u_short ar_op;  
32. }ARP_HEADER;  
33 /*********************************************/  
34. /*********************************************/  
35. //IP报头   
36. typedef struct ip  
37. {  
38.     u_int ip_v:4; //version(版本)   
39.     u_int ip_hl:4; //header length(报头长度)   
40.     u_char ip_tos;  
41.     u_short ip_len;  
42.     u_short ip_id;  
43.     u_short ip_off;  
44.     u_char ip_ttl;  
45.     u_char ip_p;  
46.     u_short ip_sum;  
47.     struct in_addr ip_src;  
48.     struct in_addr ip_dst;  
49. }IP_HEADER;  
50. /*********************************************/  
51. /************************/  
52. //TCP报头结构体   
53. typedef struct tcphdr   
54. {  
55.     u_short th_sport;  
56.     u_short th_dport;  
57.     u_int th_seq;  
58.     u_int th_ack;  
59.     u_int th_off:4;  
60.     u_int th_x2:4;  
61.     u_char th_flags;  
62.     u_short th_win;  
63.     u_short th_sum;  
64.     u_short th_urp;  
65. }TCP_HEADER;  
66. #define TH_FIN 0x01   
67. #define TH_SYN 0x02   
68. #define TH_RST 0x04   
69. #define TH_PUSH 0x08   
70. #define TH_ACK 0x10   
71. #define TH_URG 0x20   
72. /*********************************************/  
73 /*********************************************/  
74. //UDP报头结构体*/   
75. typedef struct udphdr   
76. {  
77.     u_short uh_sport;  
78.     u_short uh_dport;  
79.     u_short uh_ulen;  
80.     u_short uh_sum;  
81. }UDP_HEADER;  
82. /*********************************************/  

83. //=============================================   
84. /*********************************************/  
85. /*ARP与ETHERNET生成的报头*/  
86. typedef struct ether_arp  
87. {  
88.     struct arphdr ea_hdr;  
89.     u_char arp_sha[ETHER_ADDR_LEN];  
90.     u_char arp_spa[4];  
91.     u_char arp_tha[ETHER_ADDR_LEN];  
92.     u_char arp_tpa[4];  
93. }ETH_ARP;  
94. #define arp_hrd ea_hdr.ar_hrd   
95. #define arp_pro ea_hdr.ar_pro   
96. #define arp_hln ea_hdr.ar_hln   
97. #define arp_pln ea_hdr.ar_pln   
98. #define arp_op ea_hdr.ar_op   
99. #define ARPHRD 1   
100. /***/  
101. /*********************************************/  
102. //tcp与ip生成的报头   
103. typedef struct packet_tcp   
104. {  
105.     struct ip ip;  
106.     struct tcphdr tcp;  
107.     u_char data[MAXDATA];  
108. }TCP_IP;  
109. /***************/  
110. /*********************************************/  
111. //udp与ip生成的报头   
112. typedef struct packet_udp   
113. {  
114.     struct ip ip;  
115.     struct udphdr udp;  
116. }UDP_IP;  
117. /*********************************************/  
118. /*****/  
119. //ICMP的各种形式   
120. //icmpx,x==icmp_type;   
121. //icmp报文(能到达目的地,响应-请求包)   
122. struct icmp8   
123. {  
124.     u_char icmp_type; //type of message(报文类型)   
125.     u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)   
126.     u_short icmp_cksum;  
127.     u_short icmp_id;  
128.     u_short icmp_seq;  
129.     char icmp_data[1];  
130. };  
131. //icmp报文(能返回目的地,响应-应答包)   
132. struct icmp0   
133. {  
134.     u_char icmp_type; //type of message(报文类型)   
135.     u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)   
136.     u_short icmp_cksum;  
137.     u_short icmp_id;  
138.     u_short icmp_seq;  
139.     char icmp_data[1];  
140. };  
141. //icmp报文(不能到达目的地)   
142. struct icmp3   
143. {  
144.     u_char icmp_type; //type of message(报文类型)   
145.     u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码),例如:0网络原因不能到达,1主机原因不能到达   
146.     u_short icmp_cksum;  
147.     u_short icmp_pmvoid;  
148.     u_short icmp_nextmtu;  
149.     char icmp_data[1];  
150. };  
151. //icmp报文(重发结构体)   
152. struct icmp5   
153. {  
154.     u_char icmp_type; //type of message(报文类型)   
155.     u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)   
156.     u_short icmp_cksum;  
157.     struct in_addr icmp_gwaddr;  
158.     char icmp_data[1];  
159. };  
160. struct icmp11   
161. {  
162.     u_char icmp_type; //type of message(报文类型)   
163.     u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)   
164.     u_short icmp_cksum  
165.     u_int icmp_void;  
166.     char icmp_data[1];  
167. };  

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IP协议 

　　IP协议（Internet Protocol）是网络层协议，用在因特网上，TCP，UDP，ICMP，IGMP数据都是按照IP数据格式发送得。IP协议提供的是不可靠无连接得服务。IP数据包由一个头部和一个正文部分构成。正文主要是传输的数据，我们主要来理解头部数据，可以从其理解到IP协议。　 

IP数据包头部格式（RFC791） 

　　Example Internet Datagram Header　

　　上面的就是IP数据的头部格式，这里大概地介绍一下。　 

　　IP头部由20字节的固定长度和一个可选任意长度部分构成，以大段点机次序传送，从左到 右。　 

TCP协议　 

　　TCP协议（TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL）是传输层协议，为应用层提供服务，和UDP不同的是，TCP协议提供的可靠的面向连接的服务。在RFC793中是基本的TCP描述。关于TCP协议的头部格式内容的说明：　 

TCP Header FORMat　 

　　TCP Header FORMat　 

　　跟IP头部差不多，基本的长度也是20字节。TCP数据包是包含在一个IP数据报文中的。　 

　　好了，简单介绍到此为止。来看看我捕获的例子吧。这是一次FTP的连接，呵呵，是cuteftp默认的cute站点，IP地址是：216.3.226.21。我的IP地址假设为:192.168.1.1。下面的数据就是TCO/IP连接过程中的数据传输。我们可以分析TCP/IP协议数据格式以及TCP/IP连接的三次握手（ThreeWay-Handshake）情况。下面的这些十六进制数据只是TCP/IP协议的数据，不是完整的网络通讯数据。　 

　　第一次，我向FTP站点发送连接请求（我把TCP数据的可选部分去掉了）　

　　192.168.1.1->216.3.226.21　 

　　IP头部： 45 00 00 30 52 52 40 00 80 06 2c 23 c0 a8 01 01 d8 03 e2 15　 

　　TCP头部：0d 28 00 15 50 5f a9 06 00 00 00 00 70 02 40 00 c0 29 00 00　 

　　来看看IP头部的数据是些什么。　 

　　第一字节，“45”，其中“4”是IP协议的版本（Version），说明是IP4。“5”是IHL位，表示IP头部的长度，是一个4bit字段，最大就是1111了，值为12，IP头部的最大长度就是60字节。而这里为“5”，说明是20字节，这是标准的IP头部长度，头部报文中没有发送可选部分数据。　 

　　接下来的一个字节“00”是服务类型（Type of Service）。这个8bit字段由3bit的优先权子字段（现在已经被忽略），4 bit的TOS子字段以及1 bit的未用字段（现在为0）构成.4 bit的TOS子字段包含：最小延时、最大吞吐量、最高可靠性以及最小费用构成，这四个1bit位最多只能有一个为1，本例中都为0，表示是一般服务　 

　　接着的两个字节“00 30”是IP数据报文总长，包含头部以及数据，这里表示48字节。这48字节由20字节的IP头部以及28字节的TCP头构成（本来截取的TCP头应该是28字节的，其中8字节为可选部分，被我省去了）。因此目前最大的IP数据包长度是65535字节。　 

　　再是两个字节的标志位（Identification）：“5252”，转换为十进制就是21074。这个是让目的主机来判断新来的分段属于哪个分组。　 

　　下一个字节“40”，转换为二进制就是“0100 0000”，其中第一位是IP协议目前没有用上的，为0。接着的是两个标志DF和MF。DF为1表示不要分段，MF为1表示还有进一步的分段（本例为0）。然后的“0 0000”是分段便移（Fragment Offset）。　 

　　“80”这个字节就是TTL（Time To Live）了，表示一个IP数据流的生命周期，用Ping显示的结果，能得到TTL的值，很多文章就说通过TTL位来判别主机类型。因为一般主机都有默认的TTL值，不同系统的默认值不一样。比如WINDOWS为128。不过，一般Ping得到的都不是默认值，这是因为每次IP数据包经过一个路由器的时候TTL就减一，当减到0时，这个数据包就消亡了。这也时Tracert的原理。本例中为“80”，转换为十进制就是128了，我用的WIN2000　 

　　继续下来的是“06”，这个字节表示传输层的协议类型（Protocol）。在RFC790中有定义，6表示传输层是TCP协议。　 

　　“2c 23”这个16bit是头校验和（Header Checksum）。　 

　　接下来“c0 a8 01 01”，这个就是源地址（Source Address）了，也就是我的IP地址。 

　　转换为十进制的IP地址就是：192.168.1.1，同样，继续下来的32位“d8 03 e2 15”是目标地址，216.3.226.21　 

　　好了，真累啊，终于看完基本的20字节的IP数据报头了。继续看TCP的头部吧，这个是作为IP数据包的数据部分传输的。　 

　　TCP头部：0d 28 00 15 50 5f a9 06 00 00 00 00 70 02 40 00 c0 29 00 00　 

　　一来就是一个两字节段“0d 28”，表示本地端口号，转换为十进制就是3368。第二个两字节段“00 15”表示目标端口，因为我是连接FTP站点，所以，这个就是21啦，十六进制当然就是“00 15”。　 

　　接下来的四个字节“50 5f a9 06”是顺序号（Sequence Number），简写为SEQ，SEQ=1348446470下面的四个字节“00 00 00 00”是确认号（Acknowledgment Number），简写为ACKNUM。　 

　　继续两个字节，“70 02”，转换为二进制吧，“0111 0000 0000 0010”。这两个字节,总共16bit，有好多东西呢。第一个4bit“0111”，是TCP头长，十进制为7，表示28个字节（刚才说了，我省略了8字节的option数据，所以你只看见了20字节）。接着的6bit现在TCP协议没有用上，都为0。最后的6bit“00 0010”是六个重要的标志。这是两个计算机数据交流的信息标志。接收和发送断根据这些标志来确定信息流的种类。下面是一些介绍：　 

　　URG：（Urgent Pointer field significant）紧急指针。用到的时候值为1，用来处理避免TCP数据流中断　 

　　ACK：（Acknowledgment fieldsignificant）置1时表示确认号（AcknowledgmentNumber）为合法，为0的时候表示数据段不包含确认信息，确认号被忽略。　 

　　PSH：（Push Function），PUSH标志的数据，置1时请求的数据段在接收方得到后就可直接送到应用程序，而不必等到缓冲区满时才传送。　 

　　RST：（Reset the connection）用于复位因某种原因引起出现的错误连接，也用来拒绝非法数据和请求。如果接收到RST位时候，通常发生了某些错误。　 

　　SYN：（Synchronize sequence numbers）用来建立连接，在连接请求中，SYN=1，ACK=0，连接响应时，SYN=1，ACK=1。即，SYN和ACK来区分Connection Request和Connection Accepted。　 

　　FIN：（No more data from sender）用来释放连接，表明发送方已经没有数据发送了。　 

　　这6个标志位，你们自己对号入座吧。本例中SYN=1，ACK=0，当然就是表示连接请求了。我们可以注意下面两个过程的这两位的变换。　 

　　后面的“40 00 c0 29 00 00”不讲了，呵呵，偷懒了。后面两次通讯的数据，自己分开看吧。我们看看连接的过程，一些重要地方的变化。　 

　　第二次，FTP站点返回一个可以连接的信号。　 

　　216.3.226.21->192.168.1.1　 

　　IP头部： 45 00 00 2c c6 be 40 00 6a 06 cd ba d8 03 e2 15 c0 a8 01 01　 

　　TCP头部：00 15 0d 28 4b 4f 45 c1 50 5f a9 07 60 12 20 58 64 07 00 00　 

　　第三次，我确认连接。TCP连接建立起来。　 

　　192.168.1.1->216.3.226.21　 

　　IP头部： 45 00 00 28 52 53 40 00 80 06 2c 2a c0 a8 01 01 d8 03 e2 15　 

　　TCP头部：0d 28 00 15 50 5f a9 07 4b 4f 45 c2 50 10 40 b0 5b 1c 00 00　 

　　好，我们看看整个Threeway_handshake过程。　 

　　第一步，我发出连接请求，TCP数据为：SEQ=50 5f a9 06，ACKNUM=00 00 00 00，SYN=1，ACK=0。　 

　　第二步，对方确认可以连接，TCP数据为：SEQ=4b 4f 45 c1，ACKNUM=50 5f a9 07，SYN=1，ACK=1。　 

　　第三步，我确认建立连接。SEQ=50 5f a9 07， ACKNUM=4b 4f45c2，SYN=0，ACK=1。　 

　　可以看出什么变化么？正式建立连接了呢，这些东西是什么值？　 

　　我接收从216.3.226.21->192.168.1.1的下一个数据包中：　 

　　SEQ=4b 4f 45 c2，ACKNUM=50 5f a9 07,SYN=0,ACK=1这些都是很基础的东西，对于编写sniffer这样的东西是必须非常熟悉的。这里只讲解了TCP/IP协议的一点点东西，主要是头部数据的格式。(T002)
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附加图片，直观具体，帮助理解