以太網(wǎng)上TCPIP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報(bào)文格式

1、以太網(wǎng)上TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報(bào)文格式網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ) 2008-07-14 11:44:53 閱讀33 評(píng)論0 字號(hào)：大中小訂閱 TCP/IP協(xié)議是一個(gè)比較復(fù)雜的協(xié)議集，有很多專(zhuān)業(yè)書(shū)籍介紹。在此，我僅介紹其與編程密切相關(guān)的部分：以太網(wǎng)上TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及其報(bào)文格式。我們知道TCP/IP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，其分層模型及協(xié)議如下表： 應(yīng)用層(Application)HTTP、Telnet、FTP、SMTP、SNMP傳輸層(Transport)TCP、UDP網(wǎng) 間 網(wǎng)層(Internet)IP【ARP、RARP、ICMP】網(wǎng)絡(luò)接口層(Network)Ethernet、X.25、SLIP、

2、PPP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，因此，數(shù)據(jù)報(bào)文也采用分層封裝的方法。下面以應(yīng)用最廣泛的以太網(wǎng)為例說(shuō)明其數(shù)據(jù)報(bào)文分層封裝，如下圖所示：任何通訊協(xié)議都有獨(dú)特的報(bào)文格式，TCP/IP協(xié)議也不例外。對(duì)于通訊協(xié)議編程，我們首先要清楚其報(bào)文格式。由于TCP/IP協(xié)議采用分層模型，各層都有專(zhuān)用的報(bào)頭，以下就簡(jiǎn)單介紹以太網(wǎng)下TCP/IP各層報(bào)文格式。以太網(wǎng)幀格式如下圖：8字節(jié)的前導(dǎo)用于幀同步，CRC域用于幀校驗(yàn)。這些用戶(hù)不必關(guān)心其由網(wǎng)卡芯片自動(dòng)添加。目的地址和源地址是指網(wǎng)卡的物理地址，即MAC地址，具有唯一性。幀類(lèi)型或協(xié)議類(lèi)型是指數(shù)據(jù)包的高級(jí)協(xié)議，如 0x0806表示ARP協(xié)議，0x0800表示IP協(xié)議等。ARP/R

3、ARP（地址解析/反向地址解析）報(bào)文格式如下圖：“硬件類(lèi)型”域指發(fā)送者本機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口類(lèi)型（值“1”代表以太網(wǎng)）?！皡f(xié)議類(lèi)型”域指發(fā)送者所提供/請(qǐng)求的高級(jí)協(xié)議地址類(lèi)型（“0x0800”代表IP協(xié)議）?！安僮鳌庇蛑赋霰緢?bào)文的類(lèi)型（“1”為ARP請(qǐng)求，“2”為ARP響應(yīng)，“3”為RARP請(qǐng)求，“4”為RARP響應(yīng)）。IP數(shù)據(jù)報(bào)頭格式如下圖：我們用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議要作一些簡(jiǎn)化，不考慮數(shù)據(jù)分片和優(yōu)先權(quán)。因此，在此我們不討論服務(wù)類(lèi)型和標(biāo)志偏移域，只需填“0” 即可。協(xié)議“版本”為4，“頭長(zhǎng)度”單位為32Bit，“總長(zhǎng)度”以字節(jié)為單位，表示整個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度?！皹?biāo)識(shí)”是數(shù)據(jù)包的ID號(hào)，用于識(shí)別不同的

4、IP數(shù)據(jù)包?！吧鏁r(shí)間” TTL是個(gè)數(shù)量及的概念，防止無(wú)用數(shù)據(jù)包一直存在網(wǎng)絡(luò)中。一般每經(jīng)過(guò)路由器時(shí)減一，因此通過(guò)TTL 可以算出數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地所經(jīng)過(guò)的路由器個(gè)數(shù)?！皡f(xié)議”域表示創(chuàng)建該數(shù)據(jù)包的高級(jí)協(xié)議類(lèi)型。如 1表示ICMP協(xié)議，6表示TCP協(xié)議，17表示 UDP協(xié)議等。IP數(shù)據(jù)包為簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間，僅采用頭校驗(yàn)的方法，數(shù)據(jù)正確性由高層協(xié)議保證。ICMP（網(wǎng)間網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議）協(xié)議應(yīng)用廣泛。在此僅給出最常見(jiàn)的回應(yīng)請(qǐng)求與應(yīng)答報(bào)文格式，用戶(hù)命令ping便是利用此報(bào)文來(lái)測(cè)試信宿機(jī)的可到達(dá)性。報(bào)文格式如下圖所示：類(lèi)型0 為回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文，8 為回應(yīng)請(qǐng)求報(bào)文。整個(gè)數(shù)據(jù)包均參與檢驗(yàn)。注意ICMP封裝在IP數(shù)據(jù)包里傳送。UDP報(bào)文格式如下圖：TCP報(bào)文格式如下圖：TCP 是面向連接的可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，因此比較復(fù)雜，在此僅作簡(jiǎn)單介紹?！靶蛱?hào)”指數(shù)據(jù)在發(fā)送端數(shù)據(jù)流中的位置?！按_認(rèn)號(hào)”指