tcpip协议报文格式

### TCP/IP协议报文格式详解 #### IP报文格式 **IP协议**是TCP/IP协议族中最为核心的协议之一，它负责在网络层提供无连接、不可靠的服务，这意味着它不保证数据包能够到达目的地，也不保证数据包的顺序。IP协议依赖于其他层的协议来进行差错控制与恢复。在局域网环境中，IP协议的数据包通常被封装在以太网帧中进行传输。 ##### IP头部格式 - **版本（Version）字段**：占用4比特，用于指示使用的IP协议版本。当前广泛使用的是IPv4（即0100），未来可能会过渡到IPv6。 - **报头长度（Internet Header Length，IHL）字段**：占用4比特，表示IP头部占用32比特的字节数，包括可选字段。对于普通IP数据报（没有可选字段），此字段值为5，即20字节。该字段的最大值为15，意味着最大的IP头部长度可达60字节。 - **服务类型（Type of Service，TOS）字段**：占用8比特。其中前3比特为优先级子字段，现已不再使用。第8比特保留未用。第4至第7比特分别表示延迟、吞吐量、可靠性和成本，这些字段可用于指示数据报如何在网络中传输，但实际上许多网络设备会忽略这部分信息。 - **总长度字段**：占用16比特，表示整个数据报的长度（以字节为单位），最大长度为65535字节。 - **标识符（Identification）字段**：占用16比特，用来唯一标识主机发送的每一个数据报。通常每次发送新数据报时，此值会递增。 - **标志位字段**：占用3比特，用于指示数据报是否允许分片以及是否是最后一个片段。 - **段偏移字段**：占用13比特，如果数据报被分片，则此字段表示该片段相对于原始数据报的偏移量。 - **生存时间（Time to Live，TTL）字段**：占用8比特，用来设定数据报最多可以经过多少个路由器。每当数据报经过一个路由器时，其TTL值减1，直到TTL值为0时数据报将被丢弃。 - **协议字段**：占用8比特，指示上层协议类型，常见的协议包括ICMP（1）、IGMP（2）、TCP（6）、UDP（17）等。 - **头部校验和字段**：占用16比特，用于检测IP头部中的传输错误。计算方法是对头部中的每个16比特进行二进制反码求和。 - **源IP地址与目标IP地址字段**：各占用32比特，分别标识发送数据报的源主机地址和接收数据报的目标主机地址。 - **可选项字段**：占用32比特，用于携带可选信息，如记录路径或时间戳等。这些字段很少被使用，并非所有主机和路由器都支持这些选项。 #### TCP数据段格式 **TCP（Transmission Control Protocol）**是一种可靠的、面向连接的字节流服务。在数据传输之前，源主机和目标主机之间需要建立一个连接。TCP通过序列号和确认机制确保数据传输的正确性和完整性。 ##### TCP头部结构 - **源端口号与目标端口号字段**：各占用16比特，用于标识通信双方的应用进程。端口号范围为0到65535，其中特定的服务会在固定的“知名端口”上监听。 - **序列号字段**：占用32比特，标识发送方向接收方发送的数据字节流的第一个字节。 - **确认号字段**：占用32比特，只有在ACK标志为1时才有效。它包含了接收方期望从发送方接收到的下一个字节的序号。 - **头部长度字段**：占用4比特，指示头部占用32比特的数量。默认情况下，没有选项字段的TCP头部长度为20字节。 - **标志位字段**：占用6比特，包括紧急（Urgent）、确认（Acknowledgement）、推送（Push）、复位（Reset）、同步（Synchronize）和终止（Finish）标志。这些标志位用于控制连接的建立、数据传输以及连接的关闭过程。 IP报文和TCP数据段是TCP/IP模型中关键的数据传输单元。IP报文主要负责在不同的网络之间传递数据包，而TCP数据段则侧重于在端到端之间提供可靠的数据传输服务。了解这两种数据包的格式对于深入理解互联网的工作原理至关重要。