TCP/IP协议栈 头部参数

摘要: TCP/IP协议栈系统参数

IP头部：20个字节

TCP头部：20字节

UDP头部：8字节

ICMP头部：4字节

TTL：经过一个路由器就减1，当TTL值为0时，路由器就丢弃这个包，然后发送ICMP包给源主机。

默认情况下，Linux系统的TTL值为64或255，Windows NT/2000/XP系统的TTL值为128，Windows 98系统的TTL值为32，UNIX主机的TTL值为255。

以太网EthernetII最大的数据帧是1518字节，刨去以太网帧的帧头（DMAC目的地址MAC48bit=6Bytes+SMAC源MAC地址48bit=6Bytes+Type域2bytes）14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes（有时候大家也把它叫做FCS），那么剩下承载上层协议的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes. 这个值我们就把它称之为MTU。

以太网数据包长度：（64~1518）

MTU: Maxitum Transmission Unit 最大传输单元 (46~1500)

MSS:Maxitum Segment Size 最大分段大小（MTU-IP header size-TCP header size）(1460=1500-20-20)

MSS解释：

MSS最大传输大小的缩写，是TCP协议里面的一个概念。MSS就是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段。为了达到最佳的传输效能TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替（需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes）所以往往MSS为1460。通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值确定为这次连接的最大MSS值。



图中括号中的数字代表的是当前域所占的空间大小，单位是bit位。
黄色的是数据链路层的头部，一共18字节
绿色的部分是IP头部，一般是20字节
紫色部分是TCP头部，一般是20字节
最内部的是数据包内容
黄色部分：链路层
目的MAC：当前step目的主机的mac地址
源MAC：当前step的源主机的mac地址
类型：指定网络层所用的协议类型，通常是IP协议，0x0800

绿色部分：网络层，这里用的是IP包头格式
版本：记录数据报属于哪一个版本的协议，如IPv4或IPv6
首部长度：指明IP头部长度，单位是字，也就是两个字节。该域的值最小为5，就是标准的头部长度；最大为15，表明有扩展部分。
服务类型：用来区分不同服务的需要
数据报总长：包含IP头部的数据报的总长度。注意，这里不包括链路层的头部，目前最大值是65535字节。
分组ID：这个域的作用是当一个大的数据报被拆分时，拆分成的小的数据段的这个域都是一样的。
标记：共三个bit，第一个未使用；第二个DF(Don’t Fragment)，设置成1表示这个数据包不能被分割，这个是针对路由器的一条指令；第三个MF(MoreFragment)，如果一个数据包被分割了，那么除了最后一个分段以外的所有分段都必须设置为1，用来表示后面还有更多的分段没有到达，最后一个设置为0，用来表示分割的段全部到达。
段偏移量：这个域有13bit，也就是每一个数据报最多有8192个分段。每一个分段的长度必须是8字节的倍数，也就是说8字节是分段的基本单位，当然分组的最后一个段不做限制。这样最大的数据报长度为8*8192=65536字节，比目前限制的最大数据报长度还多1，能够满足对网络中所有数据报传送的需求。
生存时间：这是一个生存期计数器，最大为255s，但是实际上使用的时候用作跳数计数器，当值为0时数据报被丢弃，用来避免一个数据报过久的逗留在网络中。
高层协议：这里和链路层的类型作用相同，用来表示更高层的协议，这个数据报里是TCP
首部校验和：IP头部的校验和
源IP地址：数据报来源主机的IP地址
目的IP地址：数据报目的主机的IP地址

紫色部分：传输层，这里用的是TCP协议
源端口号：数据报来源主机的端口号
目的端口号：数据报目的主机的端口号
注意：源IP地址，目的IP地址，源端口号，目的端口号这四个字段唯一的确定了一个TCP链接。
TCP序号(sq)：发送的TCP的序号，从0开始，实际中这个值就是发送的数据报中内容的字节数，比如我发送的第一个报中sq=0，数据报内容20字节，那么下一个数据报的sq就应该是21。
捎带的确认(ack)：确认收到上一个数据报，然后act的值是指定自己想要收到的下一个数据报的sq，比如我收到一个数据报的sq=0，数据报内容20字节，那么我的ack就应该是21，用来标明我sq=0，内容为20字节的数据报已经收到，我接下来期望收到的是sq=21的数据报。
首部长度：和IP头部的长度域类似，这个域用来标明TCP头部的长度，单位也是字。
保留：6bit未使用的域
Flag：从左到右，[URG|ACK|PSH|RST|SYN|FIN]
ACK设置为1表示前面的确认（ack）是有效的，否则前面的确认应被忽略。
PSH表示要求对方在接到数据后立即请求递交给应用程序，而不是缓冲起来直到缓冲区收满为止。
RST用于重置一个已经混乱的连接。
SYN用于建立连接的过程。在链接请求中，SYN=1和ACK=0表示该数据段没有使用捎带的确认域。链接应答则捎带了一个确认，即SYN=1和ACK=1.本质上SYN位是用来表示CONNECTION
REQUEST和CONNECTION ACCEPTED，然后进一步用ACK来区分是请求还是应答，的确很高明。
FIN用来释放一个连接。它表示发送方已经没有数据要传输了。然后，在关闭一个连接后，关闭进程可能会在一段不确定的时间内继续接收到数据。SYN和FIN数据段都有TCP序号，从而保证了这两种数据段被按照正确的顺序来进行处理。
窗口大小：指定了从被确认的字节算起可以发送多少个字节。要深入理解这个域的含义，可以参看TCP用色控制和慢启动算法
校验和：校验范围包括TCP头、数据报内容和概念性伪头部。概念性伪头部又包括源IP，目的IP，TCP协议号。
紧急指针：指向数据报中紧急数据最后一个字节的下一个字节。

//以太网头部
struct ethhdr {
unsigned char	h_dest[ETH_ALEN];	/* destination eth addr	*/
unsigned char	h_source[ETH_ALEN];	/* source ether addr	*/
__be16		h_proto;		/* packet type ID field	*/
} __attribute__((packed));

// arp头部
struct arphdr {
__be16		ar_hrd;		/* format of hardware address	*/
__be16		ar_pro;		/* format of protocol address	*/
unsigned char	ar_hln;		/* length of hardware address	*/
unsigned char	ar_pln;		/* length of protocol address	*/
__be16		ar_op;		/* ARP opcode (command)		*/

#if 0
/*
*	 Ethernet looks like this : This bit is variable sized however...
*/
unsigned char		ar_sha[ETH_ALEN];	/* sender hardware address	*/
unsigned char		ar_sip[4];		/* sender IP address		*/
unsigned char		ar_tha[ETH_ALEN];	/* target hardware address	*/
unsigned char		ar_tip[4];		/* target IP address		*/
#endif

};

//IP头部
struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
__u8	ihl:4,
version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
__u8	version:4,
ihl:4;
#else
#error	"Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif
__u8	tos;
__be16	tot_len;
__be16	id;
__be16	frag_off;
__u8	ttl;
__u8	protocol;
__sum16	check;
__be32	saddr;
__be32	daddr;
/*The options start here. */
};

//UDP头部
struct udphdr {
__be16	source;
__be16	dest;
__be16	len;
__sum16	check;
};

//TCP头部
struct tcphdr {
__be16	source;
__be16	dest;
__be32	seq;
__be32	ack_seq;
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
__u16	res1:4,
doff:4,
fin:1,
syn:1,
rst:1,
psh:1,
ack:1,
urg:1,
ece:1,
cwr:1;
#elif defined(__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
__u16	doff:4,
res1:4,
cwr:1,
ece:1,
urg:1,
ack:1,
psh:1,
rst:1,
syn:1,
fin:1;
#else
#error	"Adjust your <asm/byteorder.h> defines"
#endif
__be16	window;
__sum16	check;
__be16	urg_ptr;
};