以太網(wǎng)上TCPIP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報文格式

1、以太網(wǎng)上TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報文格式網(wǎng)絡與存儲 2008-07-14 11:44:53 閱讀33 評論0 字號：大中小訂閱 TCP/IP協(xié)議是一個比較復雜的協(xié)議集，有很多專業(yè)書籍介紹。在此，我僅介紹其與編程密切相關的部分：以太網(wǎng)上TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報文格式。我們知道TCP/IP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，其分層模型及協(xié)議如下表： 應用層(Application)HTTP、Telnet、FTP、SMTP、SNMP傳輸層(Transport)TCP、UDP網(wǎng) 間 網(wǎng)層(Internet)IP【ARP、RARP、ICMP】網(wǎng)絡接口層(Network)Ethernet、X.25、SLIP、

2、PPP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，因此，數(shù)據(jù)報文也采用分層封裝的方法。下面以應用最廣泛的以太網(wǎng)為例說明其數(shù)據(jù)報文分層封裝，如下圖所示：任何通訊協(xié)議都有獨特的報文格式，TCP/IP協(xié)議也不例外。對于通訊協(xié)議編程，我們首先要清楚其報文格式。由于TCP/IP協(xié)議采用分層模型，各層都有專用的報頭，以下就簡單介紹以太網(wǎng)下TCP/IP各層報文格式。以太網(wǎng)幀格式如下圖：8字節(jié)的前導用于幀同步，CRC域用于幀校驗。這些用戶不必關心其由網(wǎng)卡芯片自動添加。目的地址和源地址是指網(wǎng)卡的物理地址，即MAC地址，具有唯一性。幀類型或協(xié)議類型是指數(shù)據(jù)包的高級協(xié)議，如 0x0806表示ARP協(xié)議，0x0800表示IP協(xié)議等。ARP/R

3、ARP（地址解析/反向地址解析）報文格式如下圖：“硬件類型”域指發(fā)送者本機網(wǎng)絡接口類型（值“1”代表以太網(wǎng)）?！皡f(xié)議類型”域指發(fā)送者所提供/請求的高級協(xié)議地址類型（“0x0800”代表IP協(xié)議）。“操作”域指出本報文的類型（“1”為ARP請求，“2”為ARP響應，“3”為RARP請求，“4”為RARP響應）。IP數(shù)據(jù)報頭格式如下圖：我們用單片機實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議要作一些簡化，不考慮數(shù)據(jù)分片和優(yōu)先權(quán)。因此，在此我們不討論服務類型和標志偏移域，只需填“0” 即可。協(xié)議“版本”為4，“頭長度”單位為32Bit，“總長度”以字節(jié)為單位，表示整個IP數(shù)據(jù)報長度?！皹俗R”是數(shù)據(jù)包的ID號，用于識別不同的

4、IP數(shù)據(jù)包?！吧鏁r間” TTL是個數(shù)量及的概念，防止無用數(shù)據(jù)包一直存在網(wǎng)絡中。一般每經(jīng)過路由器時減一，因此通過TTL 可以算出數(shù)據(jù)包到達目的地所經(jīng)過的路由器個數(shù)?！皡f(xié)議”域表示創(chuàng)建該數(shù)據(jù)包的高級協(xié)議類型。如 1表示ICMP協(xié)議，6表示TCP協(xié)議，17表示 UDP協(xié)議等。IP數(shù)據(jù)包為簡化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時間，僅采用頭校驗的方法，數(shù)據(jù)正確性由高層協(xié)議保證。ICMP（網(wǎng)間網(wǎng)控制報文協(xié)議）協(xié)議應用廣泛。在此僅給出最常見的回應請求與應答報文格式，用戶命令ping便是利用此報文來測試信宿機的可到達性。報文格式如下圖所示：類型0 為回應應答報文，8 為回應請求報文。整個數(shù)據(jù)包均參與檢驗。注意ICMP封裝在IP數(shù)據(jù)包里傳送。UDP報文格式如下圖：TCP報文格式如下圖：TCP 是面向連接的可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，因此比較復雜，在此僅作簡單介紹?！靶蛱枴敝笖?shù)據(jù)在發(fā)送端數(shù)據(jù)流中的位置?！按_認號”指