Linux TCP/IP/UDP/ICMP协议头结构

1、UDP协议
UDP协议是建立在IP协议基础之上的,用在传输层的协议。UDP和IP协议一样是不可靠的数据报服务。
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——————————————————-
| UDP源端口 | UDP目的端口 |
——————————————————-
| UDP数据报长度 | UDP数据报校验 |
——————————————————-
| 数据 |
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UDP的头格式为:
struct udphdr
{
u_int16_t source; /*源地址端口*/
u_int16_t dest; /*目的地址端口*/
u_int16_t len; /*UDP长度*/
u_int16_t check; /*UDP校验和*/
};
头文件:linux/udp.h

2、ICMP协议
ICMP是消息控制协议,也处于网络层。在网络上传递IP数据包时,如果发生了错误,那么就会用ICMP协议来报告错误。
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—————————————————-
| 类型 | 代码 | 校验和 |
—————————————————-
| 识别号 | 报文序列号 |
—————————————————-
ICMP的头格式为:
struct icmphdr
{
u_int8_t type; /* 类型 */
u_int8_t code; /* 代码*/
u_int16_t checksum; /*校验和*/
union
{
struct
{
u_int16_t id;
u_int16_t sequence;
} echo; /* echo datagram */
u_int32_t gateway; /* gateway address */
struct
{
u_int16_t __unused;
u_int16_t mtu;
} frag; /* path mtu discovery */
} un;
};
头文件:linux /icmp.h

3、IP协议
IP协议是在网络层的协议,它主要完成数据包的发送作用,下面这个表是IPv4的数据包格式:

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IP的头格式为:

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD) /*小端*/
__u8 ihl:4, /*IP头部长度*/
version:4; /*IP版本,值为4*/
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)/*大端*/
__u8 version:4, /*IP版本,值为4*/
ihl:4; /*IP头部长度*/
#else
#error “Please fix <asm/byteorder.h>”
#endif
__u8 tos; /*服务类型*/
__be16 tot_len; /*总长度*/
__be16 id; /*标识*/
__be16 frag_off; /*片偏移*/
__u8 ttl; /*生存时间*/
__u8 protocol; /*协议类型*/
__u16 check; /*头部校验和*/
__be32 saddr; /*源IP地址*/
__be32 daddr; /*目的IP地址*/
/*IP选项*/
};
头文件:linux/ip.h

4、TCP协议

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TCP的头格式为:
struct tcphdr
{
__u16 source; /*源地址端口*/
__u16 dest; /*目的地址端口*/
__u32 seq; /*序列号*/
__u32 ack_seq; /*确认序列号*/
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
__u16 res1:4, /*保留*/
doff:4, /*偏移*/
fin:1, /*关闭连接标志*/
syn:1, /*请求连接标志*/
rst:1, /*重置连接标志*/
psh:1, /*接收方尽快将数据放到应用层标志*/
ack:1, /*确认序号标志*/
urg:1, /*紧急指针标志*/
ece:1, /*拥塞标志位*/
cwr:1; /*拥塞标志位*/
#elif defined(__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
__u16 doff:4, /*偏移*/
res1:4, /*保留*/
cwr:1, /*拥塞标志位*/
ece:1, /*拥塞标志位*/
urg:1, /*紧急指针标志*/
ack:1, /*确认序号标志*/
psh:1, /*接收方尽快将数据放到应用层标志*/
rst:1, /*重置连接标志*/
syn:1, /*请求连接标志*/
fin:1; /*关闭连接标志*/
#else
#error “Adjust your <asm/byteorder.h> defines”
#endif
__u16 window; /*滑动窗口大小*/
__u16 check; /*校验和*/
__u16 urg_ptr; /*紧急字段指针*/
};
头文件:linux/tcp.h

tcphdr->source
16位源端口号
tcphdr->dest
16位目的端口号
tcphdr->seq
表示此次发送的数据在整个报文段中的起始字节数。序号是32 bit的无符号数。为了安全起见,它的初始值是一个随机生成的数,它到达32位最大值后,又从零开始。
tcphdr->ack_seq
指定的是下一个期望接收的字节,而不是已经正确接收到的最后一个字节。
tcphdr->doff
TCP头长度,指明了在TCP头部包含多少个32位的字。此信息是必须的,因为options域的长度是可变的,所以整个TCP头部的长度也是变化的。从技术上讲,这个域实际上指明了数据部分在段内部的其起始地址(以32位字作为单位进行计量),因为这个数值正好是按字为单位的TCP头部的长度,所以,二者的效果是等同的
tcphdr->res1为保留位
tcphdr->window
是16位滑动窗口的大小,单位为字节,起始于确认序列号字段指明的值,这个值是接收端正期望接收的字节数,其最大值是63353字节。
TCP中的流量控制是通过一个可变大小的滑动窗口来完成的。window域指定了从被确认的字节算起可以接收的多少个字节。window = 0也是合法的,这相当于说,到现在为止多达ack_seq-1个字节已经接收到了,但是接收方现在状态不佳,需要休息一下,等一会儿再继续接收更多的数据,谢谢。以后,接收方可以通过发送一个同样ack_seq但是window不为0的数据段,告诉发送方继续发送数据段。
tcphdr->check
是检验和,覆盖了整个的TCP报文段,这是一个强制性的字段,一定是由发送端计算和存储,并由接收端进行验证。
tcphdr->urg_ptr
这个域被用来指示紧急数据在当前数据段中的位置,它是一个相对于当前序列号的字节偏移值。这个设施可以代替中断信息。
fin, syn, rst, psh, ack, urg为6个标志位
这6个位域已经保留了超过四分之一个世纪的时间而仍然原封未动,这样的事实正好也说明了TCP的设计者们考虑的是多么的周到。它们的含义如下:
tcphdr->fin fin位被用于释放一个连接。它表示发送方已经没有数据要传输了。
tcphdr->syn 同步序号,用来发起一个连接。syn位被用于建立连接的过程。在连接请求中,syn=1; ack=0表示该数据段没有使用捎带的确认域。连接应答捎带了一个确认,所以有syn=1; ack=1。本质上,syn位被用来表示connection request和connection accepted,然而进一步用ack位来区分这两种情况。
tcphdr->rst 该为用于重置一个已经混乱的连接,之所以会混乱,可能是由于主机崩溃,或者其他的原因。该位也可以被用来拒绝一个无效的数据段,或者拒绝一个连接请求。一般而言,如果你得到的数据段设置了rst位,那说明你这一端有了问题。
tcphdr->psh 接收方在收到数据后应立即请求将数据递交给应用程序,而不是将它缓冲起来直到整个缓冲区接收满为止(这样做的目的可能是为了效率的原因)
tcphdr->ack ack位被设置为1表示tcphdr->ack_seq是有效的。如果ack为0,则该数据段不包含确认信息,所以,tcphdr->ack_seq域应该被忽略。
tcphdr->urg 紧急指针有效
tcphdr->ece 用途暂时不明
tcphdr->cwr 用途暂时不明

对于TCP协议,其IP头部的protocol的值应该为6,通过计算IP头部的长度可以得到TCP头部的地址,即TCP的头部在IP头部长度ihl*4之后。

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