TCP、UDP、IP的包头

TCP数据格式

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。
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。

UDP数据格式

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。
在这里插入图片描述

  • 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

IP报文段格式

在这里插入图片描述
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。
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