TCP/IP 协议头部结构体
TCP/IP 协议划分
TCP/IP协议头部结构体
1、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;
2、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];
};
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)
参考推荐：
Linux网络编程常用函数详解与实例（socket–>bind–>listen–>accept）
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