TCP/IP协议数据报结构详解

1/23/2008来源:网络协议人气:8829

TCP/ip协议中各层的数据报结构是一个比较抽象的内容,大家在日常学习过程中往往难以理解和把握,经常是死记硬背把它记住了事。本文首先利用Sniffer工具捕捉了FTP命令操作过程中的所有数据包,然后对Sniffer工具中捕捉的每一部分数据包的含义进行了具体的阐述,最后总结归纳出TCP/IP协议中网络接口层、网络层、传输层的数据报文结构,从而使大家加深对TCP/IP协议各层数据报结构的理解和把握。

一、捕捉FTP命令底层数据包

1、搭建网络环境。建立一台FTP服务器,设置IP地址为:76.88.16.16。建立一台FTP客户端,IP地址设为76.88.16.104,在其上安装Sniffer软件。将这两台设备通过集线器连接起来。

2、定义过滤器。在FTP客户端上运行Sniffer软件,进入系统,点“Monitor”-“Matrixa”,选中本机,点鼠标右健,选择“Define Filter…”,在“Define Filter…”窗口,点“Advanced”,选择IP->TCP->FTP,点“确定”,即已定义好过滤器,如图1所示。

TCP/IP协议数据报结构详解(图一)

图1

3、捕捉FTP命令数据包。首先,在Sniffer中选择“Monitor”-“Matrix”,点击“Capture”命令开始捉包。然后,在FTP客户端上进入DOS提示符下,输入“FTP76.88.16.16”命令,输入FTP用户名和口令,登录FTP服务器,进行文件的下载,最后输入“bye”命令退出FTP程序,完成整个FTP命令操作过程。最后,点击Sniffer中的“停止捕捉”,选择“Decode”选项,完成FTP命令操作过程数据包的捕捉,并显示在屏幕上。

下面对Sniffer捕捉的底层数据包进行具体的介绍。 QQread.com 推出Windows2003教程 win2003安装介绍 win2003网络优化 win2003使用技巧 win2003系统故障 服务器配置 专家答疑

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二、网络接口层DLC帧结构详解

TCP/IP协议数据报结构详解(图二)

图2

如图2所示,在Sniffer捕捉的DLC数据帧中依次包括以下信息:

目的MAC地址Destination=GigTecAAD4A3,源MAC地址Source=000C295264C2,以太网类型Ethertype=0800(IP),8表示为以太网。

通过上述分析,可以得出DLC帧结构为:

TCP/IP协议数据报结构详解(图三)
三、网络层IP数据报结构详解

TCP/IP协议数据报结构详解(图四)

图3

如图3所示,IP数据报中依次包括以下信息:

1、Version=4,表示IP协议的版本号为4。该部分占4个BIT位。

2、Header Length=20 Bytes,表示IP包头的总长度为20个字节。该部分占4个BIT位,单位为4个字节,因此,一个IP包头的长度最长为“1111”,即15*4=60个字节。

3、Type of Service=00,表示服务类型为0。该部分用二个十六进制值来表示,共占8个BIT。

8个BIT的含义是:

000 前三位不用

0 表示最小时延,如Telnet服务使用该位

0 表示吞吐量,如FTP服务使用该位

0 表示可靠性,如SNMP服务使用该位

0 表示最小代价

0 不用

4、Total Length=48Bytes,表示该IP包的总长度为48个字节。该部分占16个BIT,单位为Byte。由此可见,一个IP数据包的最大长度为2的16次方减1,即:65535个字节。因此,在以太网中能够传输的最大IP数据包为65535个字节。

5、Identification=363,表示IP包识别号为363。该部分占16个BIT,以十进制数表示。

6、Flags,表示片标志,占3个BIT。各位含义分别为:第一个“0”不用,第二个“0”为分片标志位,“1”表示分片,“0”表示不分版本。第三个0为是否最后一片标志位,0表示最后一片,1表示还有更多的片。

7、Fragment Offset=0,表示片偏移为0个Bytes。该部分占13个BIT。

8、Time to Live=128Secongs/Hops,表示生存时间TTL值为128。该部分占8个BIT。

9、PRoctol=6(TCP),表示协议类型为TCP,协议代码是6。假如是UDP协议,则此处的协议代码应为17。假如是ICMP协议,则此处的协议代码应为1。该部分占8个BIT。

10、Header Checksun=4035(correct),表示IP包头校验和为4035,括号内的Correct表示此IP数据包是正确的,没有被非法修改过。该部分占16个BIT,用十六进制表示。

11、Source Address=[76.88.16.104],表示IP数据包源地址为:76.88.16.104。该部分占32个BIT。

12、Destination Address=[76.88.16.16],表示IP数据包目的地址为:76.88.16.16。该部分占32个BIT。

13、No Options,表示IP数据包中未使用选项部分。当需要记录路由时才使用该选项。

通过上述分析,可以得出IP数据报结构为:

TCP/IP协议数据报结构详解(图五)
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四、传输层TCP数据报结构详解
TCP/IP协议数据报结构详解(图六)
图4


  如图4所示,TCP数据报中依次包括以下信息:

  1、Source Port=1038,表示发起连接的源端口为1038。该部分占16个BIT。通过此值,可以看出发起连接的计算机源端口号。

  2、Destination Port=21(FTP-CTRL),表示要连接的目的端口为21。该部分占16个BIT。通过此值,可以看出要登录的目的端口号。21端口表示是FTP服务端口。

  3、Initial Sequence Number=1791872318,表示初始连接的请求号,即SEQ值。该部分占32个BIT,值从1到2的32次方减1。

  4、Next EXPected SEQ Number=1791872319,表示对方的应答号应为1791872319,即对方返回的ACK值。该部分占32个BIT,值从1到2的32次方减1。

  5、Data Offset=28 Bytes,表示数据偏移的大小。该部分占4个BIT。

  6、Reserved Bites:保留位,此处不用。该部分占6个BIT。

  7、Flags=02。该值用两个十六进制数来表示。该部分长度为6个BIT,6个标志位的含义分别是:

    0        URG,紧急数据标志,为1表示有紧急数据,应立即进行传递。

    0        ACK,确认标志位,为1表示此数据包为应答数据包

    0        PSH,PUSH标志位,为1表示此数据包应立即进行传递。

    0        RST:复位标志位。假如收到不属于本机的数据包,则返回一个RST

    0        SYN:连接请求标志位。为1表示为发起连接的请求数据包。

    0        FIN:结束连接请求标志位。为1表示是结束连接的请求数据包。

  8、Window=64240,表示窗口是64240。该部分占16个BIT。

  9、CheckSum=92D7(Correct),表示校验和是92D7。该部分占16个BIT,用十六进制表示。

  10、Urgent Pointer=0,表示紧急指针为0。该部分占16个BIT。

  11、Maximum Segment Size=1460,表示最大段大小为1460个字节。

  通过上述分析,可以得出TCP数据报结构为:
TCP/IP协议数据报结构详解(图七)
五、小结

通过上述分析,可以发现:在以太网中,最大传输单元MTU为1500个字节,在一个IP包中,去除IP包头的20个字节,可以传输的最大数据长度为1480个字节。在TCP包中,去除20个TCP包头,可以传输的最大数据段为1460个字节。因此,当数据超过最大数据长度时,将对该数据进行分片处理,在IP包头中会看到有多个片在传输,但标识号是相同的,表示是同一个数据包。