以太網首部

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1、IP頭的結構

（1）字節和數字的存儲順序是從右到左，依次是從低位到高位，而網絡存儲順序是從左到右，依次從低位到高位。

（2）版本：占第一個字節的高四位。頭長度：占第一個字節的低四位。

（3）服務類型：前3位為優先字段權，現在已經被忽略。接著4位用來表示最小延遲、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。

（4）封包總長度：整個IP報的長度，單位為字節。

（5）存活時間：就是封包的生存時間。通常用通過的路由器的個數來衡量，比如初始值設置為32，則每通過一個路由器處理就會被減一，當這個值為0的時候就會丟掉這個包，并用ICMP消息通知源主機。

（6）協議：定義了數據的協議，分別為：TCP、UDP、ICMP和IGMP。定義為：

＃define?PROTOCOL_TCP??0x06

＃define?PROTOCOL_UDP??0x11

＃define?PROTOCOL_ICMP??0x06

＃define?PROTOCOL_IGMP??0x06

（7）檢驗和：校驗的首先將該字段設置為0，然后將IP頭的每16位進行二進制取反求和，將結果保存在校驗和字段。

（8）來源IP地址：將IP地址看作是32位數值則需要將網絡字節順序轉化位主機字節順序。轉化的方法是：將每4個字節首尾互換，將2、3字節互換。

（9）目的IP地址：轉換方法和來源IP地址一樣。

在網絡協議中，IP是面向非連接的，所謂的非連接就是傳遞數據的時候，不檢測網絡是否連通。所以是不可靠的數據報協議，IP協議主要負責在主機之間尋址和選擇數據包路由。

2、ICMP協議的頭結構

（1）類型：一個8位類型字段，表示ICMP數據包類型。

（2）代碼：一個8位代碼域，表示指定類型中的一個功能。如果一個類型中只有一種功能，代碼域置為0。

（3）檢驗和：數據包中ICMP部分上的一個16位檢驗和。

3、TCP協議的頭結構

（1）TCP源端口（Source Port）：16位的源端口包含初始化通信的端口號。源端口和IP地址的作用是標識報文的返回地址。（2）TCP目的端口（Destination Port）：16位的目的端口域定義傳輸的目的。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。

（3）序列號（Sequence Number）：TCP連線發送方向接收方的封包順序號。

（4）確認序號（Acknowledge Number）：接收方回發的應答順序號。

（5）頭長度（Header Length）：表示TCP頭的雙四字節數，如果轉化為字節個數需要乘以4。

（6）URG：是否使用緊急指針，0為不使用，1為使用。

（7）ACK：請求/應答狀態。0為請求，1為應答。

（8）PSH：以最快的速度傳輸數據。

（9）RST：連線復位，首先斷開連接，然后重建。

（10）SYN：同步連線序號，用來建立連線。

（11）FIN：結束連線。如果FIN為0是結束連線請求，FIN為1表示結束連線。

（12）窗口大小（Window）：目的機使用16位的域告訴源主機，它想收到的每個TCP數據段大小。

（13）校驗和（Check Sum）：這個校驗和和IP的校驗和有所不同，不僅對頭數據進行校驗還對封包內容校驗。

（14）緊急指針（Urgent Pointer）：當URG為1的時候才有效。TCP的緊急方式是發送緊急數據的一種方式。

4、UDP協議的頭結構

（1）源端口（Source Port）：16位的源端口域包含初始化通信的端口號。源端口和IP地址的作用是標識報文的返回地址。

（2）目的端口（Destination Port）：6位的目的端口域定義傳輸的目的。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。

（3）封包長度（Length）：UDP頭和數據的總長度。

（4）校驗和（Check Sum）：和TCP和校驗和一樣，不僅對頭數據進行校驗，還對包的內容進行校驗。

5、ARP報頭結構

（1）硬件類型字段指明了發送方想知道的硬件接口類型，以太網的值為1；

（2）協議類型字段指明了發送方提供的高層協議類型，IP為0800（16進制）；

（3）硬件地址長度和協議長度指明了硬件地址和高層協議地址的長度，這樣ARP報文就可以在任意硬件和任意協議的網絡中使用；

（4）操作字段用來表示這個報文的類型，ARP請求為1，ARP響應為2，RARP請求為3，RARP響應為4；

（5）發送方的硬件地址（0-3字節）：源主機硬件地址的前3個字節；

（6）發送方的硬件地址（4-5字節）：源主機硬件地址的后3個字節；

（7）發送方IP（0-1字節）：源主機硬件地址的前2個字節；

（8）發送方IP（2-3字節）：源主機硬件地址的后2個字節；

（9）目的硬件地址（0-1字節）：目的主機硬件地址的前2個字節；

（10）目的硬件地址（2-5字節）：目的主機硬件地址的后4個字節；

（11）目的IP（0-3字節）：目的主機的IP地址。

ARP的工作原理如下：

1. 首先，每臺主機都會在自己的ARP緩沖區(ARP Cache)中建立一個 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對應關系。

2. 當源主機需要將一個數據包要發送到目的主機時，會首先檢查自己 ARP列表中是否存在該 IP地址對應的MAC地址，如果有﹐就直接將數據包發送到這個MAC地址；如果沒有，就向本地網段發起一個ARP請求的廣播包，查詢此目的主機對應的MAC地址。此ARP請求數據包里包括源主機的IP地址、硬件地址、以及目的主機的IP地址。

3. 網絡中所有的主機收到這個ARP請求后，會檢查數據包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此數據包；如果相同，該主機首先將發送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經存在該IP的信息，則將其覆蓋，然后給源主機發送一個 ARP響應數據包，告訴對方自己是它需要查找的MAC地址；

4. 源主機收到這個ARP響應數據包后，將得到的目的主機的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息開始數據的傳輸。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包，表示ARP查詢失敗