IP头和TCP头中各字段的含义.docx

IP头和TCP头中各字段的含义
1 IP头中各字段的含义
IP协议头最少20个字节，以下是IP头中包括的各字段的名称，其中括号内的值为该字段的长度，以比特为单位：
版本(4)，头长度(4)，IP服务类别(8)，总长度(16)，标记(16)，标志(4)，偏移量(12)，生存周期(8)，协议(8)，头效验和(16)，源地址(32)，目的地址(32)，选项，填充。
各字段的含义如下所示：
l 版本(4)：指出IP的版本，如果是IPv4，则该字段为4。
l 头部长度(4)：以32比特为除数计算出的IP头部长度。本区域值=IP头部长度/32，最长的IP包头长度可以为480比特。
l IP服务类别(8)：按位被如下定义——PPPDTRC0
n PPP：定义包的优先级：
u 000 普通 (Routine)
u 001 优先的 (Priority)
u 010 立即的发送 (Immediate)
u 011 闪电式的 (Flash)
u 100 比闪电还闪电似的的 (Flash Override)
u 101 CRI/TIC/ECP
u 110 网间控制 (Internetwork Control)
u 111 网络控制 (Network Control)
n D 时延：0为普通，1为尽量小；
n T 吞吐量：0为普通，1为尽量大；
n R 可靠性：0为普通1为尽量大；
n M 传输成本：0为普通，1为尽量小；
n 0 被保留，恒定为0。
l 总长度(16)：以字节为单位计算的IP包的长度，包括数据和头部。
l 标记（标志/偏移量）(16)：共同来实现包的分段。
一旦一个数据包要穿过一个链路，这个链路的最大传输单元(MTU)要比这个包的长度要小，MTU是链路上所能传输的最大包的大小，那么这个数据包要被拆分成几个小数据包，并且在目的地址重新组合起来。
n 标记：13比特，路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。
n 标志：3比特，第1比特没有使用，第2比特为“不分段比特，如果该比特为1，则含义为通知沿途的路由器即便数据包长度超过MTU值，也不要拆分这个数据包。（路由器会将这个包丢弃）第3比特：路由器拆分小包后，会将每个小包（除了最后一个）的本比特置1。
l 生存周期(8)：该数值由发出数据包的设备设置，为避免路由循环，每个包经过路由器时，路由器会将这个数值减去1，当这个数值为0，则数据包被丢弃。
l 协议(8)：定义上层协议的类型。
n 1 ICMP
n 2 IGMP 国际胡连网组管理协议
n 6 TCP
n 17 UDP
n 88 IGRP
n 89 OSPF
l 头部校验和(16)：用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分，因为每个路由器要改变TTL的值，所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。
l 源地址(32)/目的地址(32)：除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会有改变。
l 选项：长度不固定，可选的，主要用于测试。
l 填充：为确保IP头部的长度为32的整数倍，在选项后面，IP协议会填充若干个0，以达到32比特的整数倍。
2 TCP头中各字段的含义
TCP协议头最少20个字节，以下是TCP头中包括的各字段的名称，其中括号内的值为该字段的长度，以比特为单位：
TCP源端口Source Port(16)，TCP目的端口Destination Port(16)，TCP序列号Sequence Number(32)，TCP应答号Acknowledgment Number(32)，数据偏移量HLEN(4)，保留Reserved(6)，标志Code Bits(6)，窗口Window(16)，校验位Checksum(16)，紧急指针Urgent Pointer(16)，选项Option，填充。
各字段的含义如下所示：
l TCP源端口(Source Port)：16位的源端口，源端口和源IP地址的作用是标示报文的返回地址。
l TCP目的端口(Destination Port)：16位的目的端口，这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
l TCP序列号（Sequence Number）：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码（ISN），而第一个数据字节是ISN+1。这个序列号是可以补偿传输中的不一致。
l TCP应答号(Acknowledgment Number)：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式，如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。
l 数据偏移量(HLEN)：4位，包括TCP头大小，指示何处数据开始。
l 保留(Reserved)：6位值域，这些位必须是0，为了将来定义新的用途所保留。
l 标志(Code Bits)：6位标志域表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
l 窗口(Window)：16位，用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。
l 校验位(Checksum)：16位，源主机基于数据内容计算一个数值，目的主机要与源机器数值结果完全一样，从而证明数据的有效性。
由于TCP首部中不包含源地址与目标地址等信息，为了保证TCP校验的有效性，在进行TCP校验和的计算时，需要增加一个TCP伪首部的校验和，定义如下：
struct{
unsigned long saddr; //源地址
unsigned long daddr; //目的地址
char mbz;//置空
char ptcl; //协议类型
unsigned short tcpl; //TCP长度，包括头部长度和数据字段长度。
} psdhdr;
然后将这两个字段复制到同一个缓冲区SendBuf中并计算TCP校验和：memcpy(SendBuf,&psdhdr,sizeof(psdhdr));
memcpy(SendBuf+sizeof(psdhdr),&tcphdr,sizeof(tcphdr));
tcphdr.chksum=checksum((USHORT*)SendBuf,sizeof(psdhdr)+sizeof(tcphdr));
l 紧急指针(Urgent Pointer)：16位，指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。
l 选项(Option)：长度不定，但长度必须以字节。如果没有选项就表示这个一字节的域等于0。
l 填充：不定长，填充的内容必须为0，它是为了数学目的而存在。目的是确保空间的可预测性。保证包头的结合和数据的开始处偏移量能够被32整除，一般额外的零以保证TCP头是32位的整数倍。