IP包头结构.docx
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IP包头结构.docx
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IP包头结构
IP数据包格式
TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包,称为IP数据报(IPDatagram).这是一个与硬件无关的虚拟包,由首部和数据两部分组成.首部的前一部分是固定长度,共20字节,是所有IP数据报必须具有的.在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的.
IP数据报首部的固定部分中的各字段
版本:
占4位,指IP协议的版本.通信双方使用的IP协议版本必须一致.日前广泛使用的IP协议版本号为4(即IPv4).IPv6目前还处于起步阶段.
首部长度:
占4位,可表示的最大十进制数值是15.请注意,这个字段所表示数的单位是32位字(1个32位字长是4字节),因此,当IP的首部长度为1111时(即十进制的15),首部长度就达到60字节.当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时,必须利用最后的填充字段加以填充.因此数据部分永远在4字节的整数倍开始,这样在实现IP协议时较为方便.首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用.这样做的目的是希望用户尽量减少开销.最常用的首部长度就是20字节(即首部长度为0101),这时不使用任何选项.
服务:
占8位,用来获得更好的服务.这个字段在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直没有被使用过.1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(DifferentiatedServices).只有在使用区分服务时,这个字段才起作用.
总长度:
总长度指首都及数据之和的长度,单位为字节.因为总长度字段为16位,所以数据报的最大长度为216-1=65535字节.在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式,其中包括帧格式中的数据字段的最大长度,即最大传送单元MTU(MaximumTransferUnit).当一个数据报封装成链路层的帧时,此数据报的总长度(即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值,否则要分片.
标识(Identification):
占16位.IP软件在存储器中维持一个计数器,每产生一个数据报,计数器就加1,并将此值赋给标识字段.但这个"标识"并不是序号,因为IP是无连接的服务,数据报不存在按序接收的问题.当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时,这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中.相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报.
标志(Flag):
占3位,但目前只有2位有意义. 标志字段中的最低位记为MF(MoreFragment).MF=1即表示后面"还有分片"的数据报.MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个.标志字段中间的一位记为DF(Don'tFragment),意思是"不能分片",只有当DF=0时才允许分片.
片偏移:
占13位.较长的分组在分片后,某片在原分组中的相对位置.也就是说,相对用户数据字段的起点,该片从何处开始.片偏移以8个字节为偏移单位,这就是说,每个分片的长度一定是8字节(64位)的整数倍.
生存时间:
占8位,生存时间字段常用的英文缩写是TTL(TimeToLive),其表明数据报在网络中的寿命.由发出数据报的源点设置这个字段.其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜圈子,因而白白消耗网络资源.最初的设计是以秒作为TTL的单位.每经过一个路由器时,就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间.若数据报在路由器消耗的时间小于1秒,就把TTL值减1.当TTL值为0时,就丢弃这个数据报.
协议:
占8位.协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程.详细资料请看文章最后的注释.
首部检验和:
占16位.这个字段只检验数据报的首部,但不包括数据部分.这是因为数据报每经过一个路由器,都要重新计算一下首都检验和(一些字段,如生存时间,标志,片偏移等都可能发生变化),不检验数据部分可减少计算的工作量.
源地址:
占32位.
目的地址:
占32位.
IP数据报首部的可变部分
IP首部的可变部分就是一个可选字段.选项字段用来支持排错,测量以及安全等措施,内容很丰富.此字段的长度可变,从1个字节到40个字节不等,取决于所选择的项目.某些选项项目只需要1个字节,它只包括1个字节的选项代码.但还有些选项需要多个字节,这些选项一个个拼接起来,中间不需要有分隔符,最后用全0的填充字段补齐成为4字节的整数倍.
增加首部的可变部分是为了增加IP数据报的功能,但这同时也使得IP数据报的首部长度成为可变的.这就增加了每一个路由器处理数据报的开销,实际上这些选项很少被使用.新的IP版本IPv6就将IP数据报的首部长度做成固定的.
目前,这些任选项定义如下:
1.安全和处理限制(用于军事领域);
2.记录路径(让每个路由器都记下它的IP地址);
3.时间戳(TimeStamp)(让每个路由器都记下IP数据报经过每一个路由器的IP地址和当地时间);
4.宽松的源站路由(LooseSourceRoute)(为数据报指定一系列必须经过的IP地址);
5.严格的源站路由(StrictSourceRoute)(与宽松的源站路由类似,但是要求只能经过指定的这些地址,不能经过其他的地址).
这些选项很少被使用,并非所有主机和路由器都支持这些选项.
实例
下面是一个TCP的SYN数据包,大家可以分析一下:
4500002C2A690000-4006B7580A616750-7CACAAAD24DE0E89-12DE958000000000-60023908EA4D0000-020405B4
∙版本:
4,即IPv4;
∙首部长度:
5,即5*8=20B,说明没有可变部分;
∙服务:
00;
∙总长度:
002C,44B;
∙标识:
2A69;
∙标志+片偏移:
0000;
∙生存时间:
40,即64;
∙协议:
06,传输控制协议,也就是TCP;
∙首部校验和:
B758;
∙源地址:
0A616750;
∙目的地址:
7CACAAAD.
后面的数据时TCP的头部,这里先简单列出来,后面会详细分析:
∙源端口:
24DE;
∙目的端口:
0E89;
∙序号:
12DE9580;
∙确认号:
00000000;
∙数据偏移:
6,即偏移24B.TCP的头部默认是20B,我们分析的数据包有一个TCP选项,占4B;
∙保留+控制位:
002,表明这是一个SYN包;
∙窗口值:
3908,14600,即发送者的接收窗口值;
∙校验和:
EA4D;
∙紧急指针:
0000;
∙选项类型:
02,最大报文段长度;
∙选项长度:
04;
∙选项数据:
05B4,即1355.
注:
数值值描述
0保留字段,用于IPv6(跳跃点到跳跃点选项);
1Internet控制消息;
2Internet组管理;
3网关到网关;
4IP中的IP(封装);
5流
6传输控制
7CBT
8外部网关协议
9任何私有内部网关(Cisco在它的IGRP实现中使用)
10BBNRCC监视
11网络语音协议
12PUP
13ARGUS
14EMCON
15网络诊断工具
16混乱(Chaos)
17用户数据报文
18复用
19DCN测量子系统
20主机监视
21包无线测量
22XEROXNSIDP
23Trunk-1
24Trunk-2
25leaf-1
26leaf-2
27可靠的数据协议
28Internet可靠交易
29 ISO传输协议第四类
30 大块数据传输协议
31 MFE网络服务协议
32 MERIT节点之间协议
33 序列交换协议
34 第三方连接协议
35 域之间策略路由协议
36 XTP
37 数据报文传递协议
38 IDPR控制消息传输协议
39 TP++传输协议
40 IL传输协议
41 IPv6
42 资源命令路由协议
43 IPv6的路由报头
44 IPv6的片报头
45 域之间路由协议
46 保留协议
47 通用路由封装
48 可移动主机路由协议
49 BNA
50 IPv6封装安全有效负载
51 IPv6验证报头
52 集成的网络层安全TUBA
53 带加密的IP
54 NBMA地址解析协议
55 IP可移动性
56 使用Kryptonet钥匙管理的传输层安全协议
57 SKIP
58 IPv6的ICMP
59 IPv6的无下一个报头
60 IPv6的信宿选项
61 任何主机内部协议
62 CFTP
63 任何本地网络
64 SATNET和BackroomEXPAK
65 Kryptolan
66 MIT远程虚拟磁盘协议
67 InternetPluribus包核心
68 任何分布式文件系统
69 SATNET监视
70 VISA协议
71 Internet包核心工具
72 计算机协议NetworkExecutive
73 计算机协议HeartBeat
74 WangSpan网络
75 包视频协议
76 BackroomSATNET监视
77 SUNNDPROTOCOL—临时
78 WIDEBAND监视
79 WIDEBANDEXPAK
80 ISOInternet协议
81 VMTP
82 SECURE—VMTP(安全的VMTP)
83 VINES
84 TTP
85 NSFNET—IGP
86 不同网关协议
87 TCF
88 EIGRP
89 OSPFIGP
90 SpriteRPC协议
91 Locus地址解析协议
92 多播传输协议
93 AX.25帧
94 IP内部的IP封装协议
95 可移动网络互连控制协议
96 旗语通讯安全协议
97 IP中的以太封装
98 封装报头
99 任何私有加密方案
100GMTP
101 Ipsilon流量管理协议
102 PNNIoverIP
103 协议独立多播
104 ARIS
105 SCPS
106 QNX
107 活动网络
108 IP有效负载压缩协议
109 Sitara网络协议
110 Compaq对等协议
111 IP中的IPX
112 虚拟路由器冗余协议
113 PGM可靠传输协议
114 任何0跳跃协议
115 第二层隧道协议
116 D-II数据交换(DDX)
117 交互式代理传输协议
118 日程计划传输协议
119 SpectraLink无线协议
120 UTI
121 简单消息协议
122 SM
123 性能透明性协议
124 ISISoverIPv4
125 FIRE
126 Combat无线传输协议
127 Combat无线用户数据报文
128 SSCOPMCE
129 IPLT
130 安全包防护
131 IP中的私有IP封装 ;
132 流控制传输协议 ;
133~254未分配 ;
255 保留
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