计算机网络-数据结构-MAC帧头-IP头-TCP头-UDP头

第0章 数据是如何进行一步步的封装的

第一章：mac帧头定义

帧头数据结构的定义：

一、MAC帧头定义

/*数据帧定义，头14个字节，尾4个字节*/
typedef struct _MAC_FRAME_HEADER
{
 char m_cDstMacAddress[6];    //目的mac地址  6字节  
 char m_cSrcMacAddress[6];    //源mac地址    6字节
 short m_cType;       　　　　　//上一层协议类型，如0x0800代表上一层是IP协议，0x0806为arp 占用2字节
}__attribute__((packed))MAC_FRAME_HEADER,*PMAC_FRAME_HEADER;

typedef struct _MAC_FRAME_TAIL
{//占用4字节
 unsigned int m_sCheckSum;    //数据帧尾校验和，侦校验:FrameCheckSequence:这个字段包括4字节循环冗余校检码(CRC)用于检查错误
}__attribute__((packed))MAC_FRAME_TAIL, *PMAC_FRAME_TAIL;

　　

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ip头部定义

车过来看

1.源端口和目的端口字段——各占 2 字节。各包含一个TCP端口编号，分别标识连接两端的两个应用程序。本地的端口编号与IP主机的IP地址(32位)形成一个惟一的套接字。双方的套接字惟一定义了一次连接。

2.序号字段——占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

3.确认号字段——占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

4.  数据偏移——(占有一个字节)占 4  bit，它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位不是字节而是 32 bit 字   （4 字节为计算单位）。

保留字段——（占有1.5个字节）占 6 bit，保留为今后使用，但目前应置为 0。

紧急比特 URG —— 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。

确认比特 ACK —— 只有当 ACK =1 时确认号字段才有效。当 ACK = 0 时，确认号无效。

推送比特 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。

复位比特 RST (ReSeT) —— 当 RST  1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。

同步比特 SYN —— 同步比特 SYN 置为 1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。

终止比特 FIN (FINal) —— 用来释放一个连接。当FIN  1 时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

窗口字段 —— 占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。

5.

检验和 —— 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。

紧急指针字段 —— （ 占 2 字节）占 16 bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。

/*TCP头定义，共20个字节*/

typedef struct _TCP_HEADER 
{
//第一行
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口号16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口号16bit
//第二行
 unsigned int m_uiSequNum;       　　// 序列号32bit
//第三行
 unsigned int m_uiAcknowledgeNum;  // 确认号32bit
//第四行
 short m_sHeaderLenAndFlag;      　　// 前4位：TCP头长度；中6位：保留；后6位：标志位
 short m_sWindowSize;       　　　　　// 窗口大小16bit
//第五行
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bit
 short m_surgentPointer;      　　　　 // 紧急数据偏移量16bit
}__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;

数据结构的定义
/*UDP头定义，共8个字节*/

typedef struct _UDP_HEADER
{
 unsigned short m_usSourPort;    　　　// 源端口号16bit
 unsigned short m_usDestPort;    　　　// 目的端口号16bit
 unsigned short m_usLength;    　　　　// 数据包长度16bit
 unsigned short m_usCheckSum;    　　// 校验和16bit
}__attribute__((packed))UDP_HEADER, *PUDP_HEADER; 

• 版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一般为IPv4，即0100。

• 报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。是头部占32比特的数字，包括可选项。普通IP数据报（没有任何选项），该字段的值是5，即160比特=20字节。此字段最大值为60字节。

• 服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protocol）可以根据这些字段的值进行路由决策。

• 总长度字段：占16比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位）。最大长度为65535字节。

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• 标志字段：占16比特。用来唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发一份报文，它的值会加1。

• 标志位字段：占3比特。标志一份数据报是否要求分段。

• 段偏移字段：占13比特。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。

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• 生存期（TTL：Time to Live）字段：占8比特。用来设置数据报最多可以经过的路由器数。由发送数据的源主机设置，通常为32、64、128等。每经过一个路由器，其值减1，直到0时该数据报被丢弃。

• 协议字段：占8比特。指明IP层所封装的上层协议类型，如ICMP（1）、IGMP（2） 、TCP（6）、UDP（17）等。

• 头部校验和字段：占16比特。内容是根据IP头部计算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个16比特进行二进制反码求和。（和ICMP、IGMP、TCP、UDP不同，IP不对头部后的数据进行校验）。

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• 源IP地址、目标IP地址字段：各占32比特。用来标明发送IP数据报文的源主机地址和接收IP报文的目标主机地址。

• 可选项字段：占32比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是32比特的整数倍，如果不足，必须填充0以达到此长度要求。

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