TCP、UDP、IP包头结构分析（转）

1、TCP数据段格式
　　
　　TCP是一种可靠的、面向连接的字节流服务。源主机在传送数据前需要先和目标主机建立连接。然后，在此连接上，被编号的数据段按序收发。同时，要求对每个数据段进行确认，保证了可靠性。如果在指定的时间内没有收到目标主机对所发数据段的确认，源主机将再次发送该数据段。
　　
　　如图1所示，是TCP头部结构（RFC 793、1323）。
　　 图1　 TCP头部结构 　　
　　●源、目标端口号字段：占16比特。TCP协议通过使用"端口"来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端，每种服务在"众所周知的端口"（Well-Know Port）为用户提供服务。
　　
　　●顺序号字段：占32比特。用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
　　
　　●确认号字段：占32比特。只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。
　　
　　●头部长度字段：占4比特。给出头部占32比特的数目。没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60字节的TCP头部。
　　
　　●标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。各比特的含义如下：
　　
　　◆URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
　　
　　◆ACK：确认序号有效。
　　
　　◆PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
　　
　　◆RST：重建连接。
　　
　　◆SYN：发起一个连接。
　　
　　◆FIN：释放一个连接。
　　
　　●窗口大小字段：占16比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。
　　
　　●TCP校验和字段：占16比特。对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。
　　
　　●紧急指针字段：占16比特。它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
　　
　　●选项字段：占32比特。可能包括"窗口扩大因子"、"时间戳"等选项。
　　
　　2、UDP数据段格式
　　
　　UDP是一种不可靠的、无连接的数据报服务。源主机在传送数据前不需要和目标主机建立连接。数据被冠以源、目标端口号等UDP报头字段后直接发往目的主机。这时，每个数据段的可靠性依靠上层协议来保证。在传送数据较少、较小的情况下，UDP比TCP更加高效。
　　
　　如图2所示，是UDP头部结构（RFC 793、1323）：
　　 图2　 UDP数据段格式 　　
　　●源、目标端口号字段：占16比特。作用与TCP数据段中的端口号字段相同，用来标识源端和目标端的应用进程。
　　
　　●长度字段：占16比特。标明UDP头部和UDP数据的总长度字节。
　　
　　●校验和字段：占16比特。用来对UDP头部和UDP数据进行校验。和TCP不同的是，对UDP来说，此字段是可选项，而TCP数据段中的校验和字段是必须有的

3、IP报文段格式：

普通的 IP 头部长度为20 个字节，不包含IP 选项字段。

版本号（Version）字段标明了IP 协议的版本号，目前的协议版本号为4。下一代IP 协议的版本号为6。

报文长度指 IP 包头部长度，占4 位。

8 位的服务类型（TOS，Type of Service）字段包括一个3 位的优先权字段（COS，Class of Service），4 位TOS 字段和1 位未用位。4 位TOS 分别代表最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。

总长度（Total length）是整个IP 数据报长度，包括数据部分。

标识符（Identification）字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1.

生存时间（TTL，Time to Live）字段设置了数据包可以经过的路由器数目。一旦经过一个路由器，TTL 值就会减1，当该字段值为0 时，数据包将被丢弃。

协议字段确定在数据包内传送的上层协议，和端口号类似，IP 协议用协议号区分上层协议。TCP 协议的协议号为6，UDP 协议的协议号为17。

报头校验和（Head checksum）字段计算IP 头部的校验和，检查报文头部的完整性。源IP 地址和目的IP 地址字段标识数据包的源端设备和目的端设备。

Linux下各数据报头部结构体定义：

#ifndef LITTLE_ENDIAN
#define LITTLE_ENDIAN   (1)   //BYTE ORDER
#else
#error Redefine LITTLE_ORDER
#endif

//Mac头部，总长度14字节
typedef struct _eth_hdr
{
unsigned char dstmac[6]; //目标mac地址
unsigned char srcmac[6]; //源mac地址
unsigned short eth_type; //以太网类型
}eth_hdr;

//IP头部，总长度20字节
typedef struct _ip_hdr
{
#if LITTLE_ENDIAN
unsigned char ihl:4;   //首部长度
unsigned char version:4, //版本
#else
unsigned char version:4, //版本
unsigned char ihl:4;   //首部长度
#endif
unsigned char tos;   //服务类型
unsigned short tot_len; //总长度
unsigned short id;    //标志
unsigned short frag_off; //分片偏移
unsigned char ttl;   //生存时间
unsigned char protocol; //协议
unsigned short chk_sum; //检验和
struct in_addr srcaddr; //源IP地址
struct in_addr dstaddr; //目的IP地址
}ip_hdr;

//TCP头部，总长度20字节
typedef struct _tcp_hdr
{
unsigned short src_port;   //源端口号
unsigned short dst_port;   //目的端口号
unsigned int seq_no;    //序列号
unsigned int ack_no;    //确认号
#if LITTLE_ENDIAN
unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度
unsigned char thl:4;    //tcp头部长度
unsigned char flag:6;    //6位标志
unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位
#else
unsigned char thl:4;    //tcp头部长度
unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度
unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位
unsigned char flag:6;    //6位标志
#endif
unsigned short wnd_size;   //16位窗口大小
unsigned short chk_sum;   //16位TCP检验和
unsigned short urgt_p;    //16为紧急指针
}tcp_hdr;

//UDP头部，总长度8字节
typedef struct _udp_hdr
{
unsigned short src_port; //远端口号
unsigned short dst_port; //目的端口号
unsigned short uhl;   //udp头部长度
unsigned short chk_sum; //16位udp检验和
}udp_hdr;

//ICMP头部，总长度4字节
typedef struct _icmp_hdr
{
unsigned char icmp_type;   //类型
unsigned char code;    //代码
unsigned short chk_sum;   //16位检验和
}icmp_hdr;

原文链接：http://hi.baidu.com/yelangdefendou/item/8315a75138b3519d09be17e9