TCP/IP协议头部结构体(网摘小结)

长平狐 发布于 2013/01/06 11:23
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TCP/IP协议头部结构体(转)

 

网络协议结构体定义

// i386 is little_endian.
#ifndef LITTLE_ENDIAN
#define LITTLE_ENDIAN   (1)   //BYTE ORDER
#else
#error Redefine LITTLE_ORDER
#endif
//Mac头部,总长度14字节
typedef struct _eth_hdr
{
	unsigned char dstmac[6]; //目标mac地址
	unsigned char srcmac[6]; //源mac地址
	unsigned short eth_type; //以太网类型
}eth_hdr;
//IP头部,总长度20字节
typedef struct _ip_hdr
{
	#if LITTLE_ENDIAN
	unsigned char ihl:4;     //首部长度
	unsigned char version:4, //版本 
	#else
	unsigned char version:4, //版本
	unsigned char ihl:4;     //首部长度
	#endif
	unsigned char tos;       //服务类型
	unsigned short tot_len;  //总长度
	unsigned short id;       //标志
	unsigned short frag_off; //分片偏移
	unsigned char ttl;       //生存时间
	unsigned char protocol;  //协议
	unsigned short chk_sum;  //检验和
	struct in_addr srcaddr;  //源IP地址
	struct in_addr dstaddr;  //目的IP地址
}ip_hdr;
//TCP头部,总长度20字节
typedef struct _tcp_hdr
{
	unsigned short src_port;    //源端口号
	unsigned short dst_port;    //目的端口号
	unsigned int seq_no;        //序列号
	unsigned int ack_no;        //确认号
	#if LITTLE_ENDIAN
	unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度
	unsigned char thl:4;        //tcp头部长度
	unsigned char flag:6;       //6位标志
	unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位
	#else
	unsigned char thl:4;        //tcp头部长度
	unsigned char reserved_1:4; //保留6位中的4位首部长度
	unsigned char reseverd_2:2; //保留6位中的2位
	unsigned char flag:6;       //6位标志 
	#endif
	unsigned short wnd_size;    //16位窗口大小
	unsigned short chk_sum;     //16位TCP检验和
	unsigned short urgt_p;      //16为紧急指针
}tcp_hdr;
//UDP头部,总长度8字节
typedef struct _udp_hdr
{
	unsigned short src_port; //远端口号
	unsigned short dst_port; //目的端口号
	unsigned short uhl;      //udp头部长度
	unsigned short chk_sum;  //16位udp检验和
}udp_hdr;
//ICMP头部,总长度4字节
typedef struct _icmp_hdr
{
	unsigned char icmp_type;   //类型
	unsigned char code;        //代码
	unsigned short chk_sum;    //16位检验和
}icmp_hdr; 

 

全面的网络协议结构体定义

/*********************************************/
//计算机网络各种协议的结构
#define ETHER_ADDR_LEN 6 //NIC物理地址占6字节
#define MAXDATA 10240
/*
网络实验程序
数据包中的TCP包头,IP包头,UDP包头,ARP包,Ethernet包等.
以及各种表.路由寻址表,地址解析协议表DNS表等
*/
#define ETHERTYPE_IP 0x0800   //IP Protocal
#define ETHERTYPE_ARP 0x0806   //Address Resolution Protocal
#define ETHERTYPE_REVARP 0x0835   //Reverse Address Resolution Protocal 逆地址解析协议
/*********************************************/
//ethernet
typedef struct ether_header
{
	u_char ether_dhost[ETHER_ADDR_LEN];
	u_char ether_shost[ETHER_ADDR_LEN];
	u_short ether_type;
}ETH_HEADER;
/*********************************************/
//ether_header eth;
/*********************************************/
//arp
typedef struct arphdr
{
	u_short ar_hrd;
	u_short ar_pro;
	u_char ar_hln;
	u_char ar_pln;
	u_short ar_op;
}ARP_HEADER;
/*********************************************/
/*********************************************/
//IP报头
typedef struct ip
{
	u_int ip_v:4; //version(版本)
	u_int ip_hl:4; //header length(报头长度)
	u_char ip_tos;
	u_short ip_len;
	u_short ip_id;
	u_short ip_off;
	u_char ip_ttl;
	u_char ip_p;
	u_short ip_sum;
	struct in_addr ip_src;
	struct in_addr ip_dst;
}IP_HEADER;
/*********************************************/
/*********************************************/
//TCP报头结构体
typedef struct tcphdr 
{
	u_short th_sport;
	u_short th_dport;
	u_int th_seq;
	u_int th_ack;
	u_int th_off:4;
	u_int th_x2:4;
	u_char th_flags;
	u_short th_win;
	u_short th_sum;
	u_short th_urp;
}TCP_HEADER;
#define TH_FIN 0x01
#define TH_SYN 0x02
#define TH_RST 0x04
#define TH_PUSH 0x08
#define TH_ACK 0x10
#define TH_URG 0x20
/*********************************************/
/*********************************************/
//UDP报头结构体*/
typedef struct udphdr 
{
	u_short uh_sport;
	u_short uh_dport;
	u_short uh_ulen;
	u_short uh_sum;
}UDP_HEADER;
/*********************************************/
//=============================================
/*********************************************/
/*ARP与ETHERNET生成的报头*/
typedef struct ether_arp
{
	struct arphdr ea_hdr;
	u_char arp_sha[ETHER_ADDR_LEN];
	u_char arp_spa[4];
	u_char arp_tha[ETHER_ADDR_LEN];
	u_char arp_tpa[4];
}ETH_ARP;
#define arp_hrd ea_hdr.ar_hrd
#define arp_pro ea_hdr.ar_pro
#define arp_hln ea_hdr.ar_hln
#define arp_pln ea_hdr.ar_pln
#define arp_op ea_hdr.ar_op
#define ARPHRD 1
/*********************************************/
/*********************************************/
//tcp与ip生成的报头
typedef struct packet_tcp 
{
	struct ip ip;
	struct tcphdr tcp;
	u_char data[MAXDATA];
}TCP_IP;
/*********************************************/
/*********************************************/
//udp与ip生成的报头
typedef struct packet_udp 
{
	struct ip ip;
	struct udphdr udp;
}UDP_IP;
/*********************************************/
/*********************************************/
//ICMP的各种形式
//icmpx,x==icmp_type;
//icmp报文(能到达目的地,响应-请求包)
struct icmp8 
{
	u_char icmp_type; //type of message(报文类型)
	u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)
	u_short icmp_cksum;
	u_short icmp_id;
	u_short icmp_seq;
	char icmp_data[1];
};
//icmp报文(能返回目的地,响应-应答包)
struct icmp0 
{
	u_char icmp_type; //type of message(报文类型)
	u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)
	u_short icmp_cksum;
	u_short icmp_id;
	u_short icmp_seq;
	char icmp_data[1];
};
//icmp报文(不能到达目的地)
struct icmp3 
{
	u_char icmp_type; //type of message(报文类型)
	u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码),例如:0网络原因不能到达,1主机原因不能到达...
	u_short icmp_cksum;
	u_short icmp_pmvoid;
	u_short icmp_nextmtu;
	char icmp_data[1];
};
//icmp报文(重发结构体)
struct icmp5 
{
	u_char icmp_type; //type of message(报文类型)
	u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)
	u_short icmp_cksum;
	struct in_addr icmp_gwaddr;
	char icmp_data[1];
};
struct icmp11 
{
	u_char icmp_type; //type of message(报文类型)
	u_char icmp_code; //type sub code(报文类型子码)
	u_short icmp_cksum;
	u_int icmp_void;
	char icmp_data[1];
};

 

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IP协议

IP协议(Internet Protocol)是网络层协议,用在因特网上,TCP,UDP,ICMP,IGMP数据都是按照IP数据格式发送得。IP协议提供的是不可靠无连接得服务。IP数据包由一个头部和一个正文部分构成。正文主要是传输的数据,我们主要来理解头部数据,可以从其理解到IP协议。

IP数据包头部格式(RFC791)


Example Internet Datagram Header

上面的就是IP数据的头部格式,这里大概地介绍一下。

IP头部由20字节的固定长度和一个可选任意长度部分构成,以大段点机次序传送,从左到 右。

TCP协议

TCP协议(TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL)是传输层协议,为应用层提供服务,和UDP不同的是,TCP协议提供的可靠的面向连接的服务。在RFC793中是基本的TCP描述。关于TCP协议的头部格式内容的说明:

TCP Header FORMat


TCP Header FORMat

跟IP头部差不多,基本的长度也是20字节。TCP数据包是包含在一个IP数据报文中的。

好了,简单介绍到此为止。来看看我捕获的例子吧。这是一次FTP的连接,呵呵,是cuteftp默认的cuteftp的FTP站点,IP地址是:216.3.226.21。我的IP地址假设为:192.168.1.1。下面的数据就是TCO/IP连接过程中的数据传输。我们可以分析TCP/IP协议数据格式以及TCP/IP连接的三次握手(ThreeWay-Handshake)情况。下面的这些十六进制数据只是TCP/IP协议的数据,不是完整的网络通讯数据。

第一次,我向FTP站点发送连接请求(我把TCP数据的可选部分去掉了)

192.168.1.1->216.3.226.21

IP头部: 45 00 00 30 52 52 40 00 80 06 2c 23 c0 a8 01 01 d8 03 e2 15

TCP头部:0d 28 00 15 50 5f a9 06 00 00 00 00 70 02 40 00 c0 29 00 00

来看看IP头部的数据是些什么。

第一字节,“45”,其中“4”是IP协议的版本(Version),说明是IP4。“5”是IHL位,表示IP头部的长度,是一个4bit字段,最大就是1111了,值为12,IP头部的最大长度就是60字节。而这里为“5”,说明是20字节,这是标准的IP头部长度,头部报文中没有发送可选部分数据。

接下来的一个字节“00”是服务类型(Type of Service)。这个8bit字段由3bit的优先权子字段(现在已经被忽略),4 bit的TOS子字段以及1 bit的未用字段(现在为0)构成.4 bit的TOS子字段包含:最小延时、最大吞吐量、最高可靠性以及最小费用构成,这四个1bit位最多只能有一个为1,本例中都为0,表示是一般服务。

接着的两个字节“00 30”是IP数据报文总长,包含头部以及数据,这里表示48字节。这48字节由20字节的IP头部以及28字节的TCP头构成(本来截取的TCP头应该是28字节的,其中8字节为可选部分,被我省去了)。因此目前最大的IP数据包长度是65535字节。

再是两个字节的标志位(Identification):“5252”,转换为十进制就是21074。这个是让目的主机来判断新来的分段属于哪个分组。

下一个字节“40”,转换为二进制就是“0100 0000”,其中第一位是IP协议目前没有用上的,为0。接着的是两个标志DF和MF。DF为1表示不要分段,MF为1表示还有进一步的分段(本例为0)。然后的“0 0000”是分段便移(Fragment Offset)。

“80”这个字节就是TTL(Time To Live)了,表示一个IP数据流的生命周期,用Ping显示的结果,能得到TTL的值,很多文章就说通过TTL位来判别主机类型。因为一般主机都有默认的TTL值,不同系统的默认值不一样。比如WINDOWS为128。不过,一般Ping得到的都不是默认值,这是因为每次IP数据包经过一个路由器的时候TTL就减一,当减到0时,这个数据包就消亡了。这也时Tracert的原理。本例中为“80”,转换为十进制就是128了,我用的WIN2000。

继续下来的是“06”,这个字节表示传输层的协议类型(Protocol)。在RFC790中有定义,6表示传输层是TCP协议。

“2c 23”这个16bit是头校验和(Header Checksum)。

接下来“c0 a8 01 01”,这个就是源地址(Source Address)了,也就是我的IP地址。

转换为十进制的IP地址就是:192.168.1.1,同样,继续下来的32位“d8 03 e2 15”是目标地址,216.3.226.21

好了,真累啊,终于看完基本的20字节的IP数据报头了。继续看TCP的头部吧,这个是作为IP数据包的数据部分传输的。

TCP头部:0d 28 00 15 50 5f a9 06 00 00 00 00 70 02 40 00 c0 29 00 00

一来就是一个两字节段“0d 28”,表示本地端口号,转换为十进制就是3368。第二个两字节段“00 15”表示目标端口,因为我是连接FTP站点,所以,这个就是21啦,十六进制当然就是“00 15”。

接下来的四个字节“50 5f a9 06”是顺序号(Sequence Number),简写为SEQ,SEQ=1348446470下面的四个字节“00 00 00 00”是确认号(Acknowledgment Number),简写为ACKNUM。

继续两个字节,“70 02”,转换为二进制吧,“0111 0000 0000 0010”。这两个字节,总共16bit,有好多东西呢。第一个4bit“0111”,是TCP头长,十进制为7,表示28个字节(刚才说了,我省略了8字节的option数据,所以你只看见了20字节)。接着的6bit现在TCP协议没有用上,都为0。最后的6bit“00 0010”是六个重要的标志。这是两个计算机数据交流的信息标志。接收和发送断根据这些标志来确定信息流的种类。下面是一些介绍:

URG:(Urgent Pointer field significant)紧急指针。用到的时候值为1,用来处理避免TCP数据流中断

ACK:(Acknowledgment fieldsignificant)置1时表示确认号(AcknowledgmentNumber)为合法,为0的时候表示数据段不包含确认信息,确认号被忽略。

PSH:(Push Function),PUSH标志的数据,置1时请求的数据段在接收方得到后就可直接送到应用程序,而不必等到缓冲区满时才传送。

RST:(Reset the connection)用于复位因某种原因引起出现的错误连接,也用来拒绝非法数据和请求。如果接收到RST位时候,通常发生了某些错误。

SYN:(Synchronize sequence numbers)用来建立连接,在连接请求中,SYN=1,ACK=0,连接响应时,SYN=1,ACK=1。即,SYN和ACK来区分Connection Request和Connection Accepted。

FIN:(No more data from sender)用来释放连接,表明发送方已经没有数据发送了。

这6个标志位,你们自己对号入座吧。本例中SYN=1,ACK=0,当然就是表示连接请求了。我们可以注意下面两个过程的这两位的变换。

后面的“40 00 c0 29 00 00”不讲了,呵呵,偷懒了。后面两次通讯的数据,自己分开看吧。我们看看连接的过程,一些重要地方的变化。

第二次,FTP站点返回一个可以连接的信号。

216.3.226.21->192.168.1.1

IP头部: 45 00 00 2c c6 be 40 00 6a 06 cd ba d8 03 e2 15 c0 a8 01 01

TCP头部:00 15 0d 28 4b 4f 45 c1 50 5f a9 07 60 12 20 58 64 07 00 00

第三次,我确认连接。TCP连接建立起来。

192.168.1.1->216.3.226.21

IP头部: 45 00 00 28 52 53 40 00 80 06 2c 2a c0 a8 01 01 d8 03 e2 15

TCP头部:0d 28 00 15 50 5f a9 07 4b 4f 45 c2 50 10 40 b0 5b 1c 00 00

好,我们看看整个Threeway_handshake过程。

第一步,我发出连接请求,TCP数据为:SEQ=50 5f a9 06,ACKNUM=00 00 00 00,SYN=1,ACK=0。

第二步,对方确认可以连接,TCP数据为:SEQ=4b 4f 45 c1,ACKNUM=50 5f a9 07,SYN=1,ACK=1。

第三步,我确认建立连接。SEQ=50 5f a9 07, ACKNUM=4b 4f45c2,SYN=0,ACK=1。

可以看出什么变化么?正式建立连接了呢,这些东西是什么值?

我接收从216.3.226.21->192.168.1.1的下一个数据包中:

SEQ=4b 4f 45 c2,ACKNUM=50 5f a9 07,SYN=0,ACK=1这些都是很基础的东西,对于编写sniffer这样的东西是必须非常熟悉的。这里只讲解了TCP/IP协议的一点点东西,主要是头部数据的格式。(T002)

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附加图片,直观具体,帮助理解

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 



原文链接:http://blog.csdn.net/sunboy_2050/article/details/5662383
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