[Win32]IP数据报的首部如何定义
在进行网络编程时,可能需要直接操作原始的IP数据报,例如编写网络嗅探器。此时要定义一个表示IP数据报首部的结构体来获取首部中的各个信息,问题也随之而来:平时我们使用的数据都是BYTE、WORD或者DWORD,但IP数据报首部的有些字段并不按照字节、字或双字对齐,字段的长度也不是一字节、两字节或四字节,这种不一致的现象使得结构体的定义很有难度。我见过几种IP数据报首部结构体的定义,虽然方法各异,但都是大量使用union,将几个字段塞进一个BYTE或WORD中,在代码中还要通过移位、按位与等操作获取实际的字段。其实,只要理解数据在内存中是如何摆放的,以及利用好结构体定义的特性,可以最大限度地使结构体的字段直接对应首部中的字段,避免在代码中使用大量的位操作。
位域
在使用C/C++编程时我们都会大量定义和使用结构体,但可能有不少人还不知道定义结构体时可以使用“位域”这个特性。位域是指不需要占据整个字段长度,而只需要占据一个或多个位的字段。定义方法如下所示:
2 BYTE Low : 4;
3 BYTE High : 4;
4 };
上面的代码定义了一个名为Byte的结构体,它有两个字段Low和High,这两个字段的类型都是BYTE,而且都指定了只占用四个位,所以它们共用一个BYTE的空间。又因为Low定义在High之前,所以Low使用这个BYTE的低四位,High使用高四位。
位域的类型除了BYTE之外,还可以使用WORD和DWORD。要注意的是,在使用位域时,对于那些希望共用同一个BYTE、WORD或DWORD的字段,要始终使用相同的类型来定义,只有当BYTE、WORD或DWORD的位分配完毕时,才使用另一种类型。例如,不要出现下面的定义:
2 WORD Field1 : 8;
3 BYTE Field2 : 8;
4 };
5
6 struct BitFields {
7 BYTE Field1 : 3;
8 WORD Field2 : 5;
9 };
上面的定义令人难以理解(至少我是根本无法理解),而且也不知道编译器会如何处理这些定义。所以,为了程序的可理解性和正确性,应该中规中矩地使用位域:
2 BYTE Field1 : 5;
3 BYTE Field2 : 3;
4 WORD Field3 : 7;
5 WORD Field4 : 3;
6 WORD Field5 : 6;
7 };
有了位域,在访问这些字段时,编译器会自动进行位操作,还会自动进行截断,所以在代码中再也不需操心这些繁琐的操作了。
位序
字节序对大家来说都不会陌生,它表示字节在内存中的存放顺序。而位序与字节序的意义相近,它表示的是字节内每个位的存放顺序,也有大端和小端格式。我们通常只在字节级别上访问数据,几乎不会在位级别上访问数据,所以忽略了位序这个问题。现在我们用到了位域,已经深入到了位级别,因此很有必要了解一下Intel处理器的位序。遗憾的是,我没找到任何资料解析Intel处理器使用哪种位序,因此只能靠自己动手进行实验。
实验很简单,下面是实验的代码:
2
3 struct Byte {
4 BYTE Zero : 1;
5 BYTE One : 1;
6 BYTE Two : 1;
7 BYTE Three : 1;
8 BYTE Four : 1;
9 BYTE Five : 1;
10 BYTE Six : 1;
11 BYTE Seven : 1;
12 };
13
14 Byte b = { 0 };
15 b.Zero = 1;
16 b.Five = 1;
17 }
该代码将一个字节的第0位和第5位设置为1,其它位都是0。由于Visual Studio不能以二进制方式查看数据,因此我使用WinDbg进行查看:
左上角第一个字节就是变量b的数据,可以看到第0位和第5位已经设置为1。更重要的是,看到了位序是大端格式,即低地址存放高位,高地址存放低位。
了解了位域和位序之后,下面就开始定义IP数据报的首部了。
IP数据报首部的定义
首先来看一下IP数据报首部的格式:
对于那些占据整个BYTE、WORD或DWORD的字段,可以直接按照它们的先后顺序来定义而不会出现任何问题,而其它“不规则”的字段则需要进行特殊的设计。“不规则”的字段包括:版本、首部长度、片偏移以及三个标识位。
首先来看一下版本和首部长度,它们都是四字节长度,一开始我们会很自然地按照它们的先后顺序来定义:
2 BYTE Version : 4;
3 BYTE HeaderLength : 4;
4 };
然而这样是错误的,你使用Version字段得到的是首部长度,使用HeaderLength得到的是版本,两者调转过来了!之所以会出现这样的错误,恰恰是位序的问题。上文说过,Intel处理器使用的是大端格式的位序,所以IPHeader结构的第一个字节是这样的:
由于Version定义在前,所以Version使用0~3位,HeaderLength使用4~7位。很明显,这跟IP数据报首部的格式正好相反。所以,正确的定义应该是:
2 BYTE HeaderLength : 4;
3 BYTE Version : 4;
4 };
接下来的区分服务、总长度和标识都占据了整个BYTE和WORD的长度,所以按顺序定义它们就行了:
2 BYTE HeaderLength : 4;
3 BYTE Version : 4;
4 BYTE DS;
5 WORD TotalLength;
6 WORD ID;
7 };
接下来的三个标识位和片偏移则有点复杂。首先来看一下一个WORD中的位是如何放置的(注意是小端字节序):
对照IP数据报首部的格式图,可以看到三个标识位分别占用了WORD的7、6和5位,剩下的位都是片偏移的。虽然从图中看上去片偏移的位都连接在一起,可是如果以位编号的顺序来看的话,片偏移实际上被标识位分割成了两部分,分别在两个BYTE中:第一部分是0~4位,第二部分是8~F位。所以,无论如何也不能仅仅使用位域把这两部分组合在一起,必须在代码中使用位操作来组合。这确实是一个遗憾。
将这两部分组合起来有多种方法,我使用的方法是:将这个WORD分成两个BYTE,第一个BYTE 的最后三个位作为标致位,前面5个位作为片偏移的第一部分,第二个BYTE全部作为片偏移的第二部分,如下所示:
2 BYTE HeaderLength : 4;
3 BYTE Version : 4;
4 BYTE DS ;
5 WORD TotalLength;
6 WORD ID;
7 BYTE FragmentOffset0 : 5;
8 BYTE MF : 1;
9 BYTE DF : 1;
10 BYTE Reserved : 1;
11 BYTE FragmentOffset1;
12 };
注意第一个BYTE中的字段都按反顺序来定义,这也是位序的缘故,就不再解释了。为了得到完整的片偏移,要将第一部分左移8位,再加上第二部分:
好了,IP数据报首部中比较难搞的字段都已经解决了,剩下的都很容易解决,下面是完整的定义:
2 BYTE HeaderLength : 4; //首部长度
3 BYTE Version : 4; //版本
4 BYTE DS; //区分服务
5 WORD TotalLength; //总长度
6 WORD ID; //标识
7 BYTE FragmentOffset0 : 5; //片偏移
8 BYTE MF : 1; //MF标识
9 BYTE DF : 1; //DF标识
10 BYTE Reserved : 1; //保留标识
11 BYTE FragmentOffset1; //片偏移
12 BYTE TTL; //生存时间
13 BYTE Protocol; //协议
14 WORD Checksum; //检验和
15 DWORD SourceAddress; //源地址
16 DWORD DestinationAddress; //目的地址
17 };
TCP报文段首部的定义
既然说到了IP数据报首部,就不得不说一下TCP报文段的首部。下面是TCP报文段的首部格式:
上图中比较复杂的是数据偏移、保留字段以及一些标致位,不过有了上文的讲解,相信这不再是问题。下面直接给出完整的定义,不再详细解释了:
2 WORD SourcePort; //源端口
3 WORD DestinationPort; //目的端口
4 DWORD SequenceNumber; //序号
5 DWORD AcknowledgmentNumber; //确认号
6 BYTE Reserved0 : 4; //保留字段第一部分
7 BYTE DataOffset : 4; //数据偏移
8 BYTE FIN : 1; //FIN标识
9 BYTE SYN : 1; //SYN标识
10 BYTE RST : 1; //RST标识
11 BYTE PSH : 1; //PSH标识
12 BYTE ACK : 1; //ACK标识
13 BYTE URG : 1; //URG标识
14 BYTE Reserved1 : 2; //保留字段第二部分
15 WORD Window; //窗口
16 WORD Checksum; //检验和
17 WORD UrgentPointer; //紧急指针
18 };
UDP报文段首部的定义
为了本文的完整性,这里也给出UDP报文段首部的格式以及定义。
2 WORD SourcePort; //源端口
3 WORD DestinationPort; //目的端口
4 WORD Length; //长度
5 WORD Checksum; //检验和
6 };
转载于:https://www.cnblogs.com/zplutor/archive/2011/07/05/2098641.html
[Win32]IP数据报的首部如何定义相关推荐
- Win32如何定义IP数据报的首部
Win32如何定义IP数据报的首部 文章出自:http://lang.9sssd.com/vcpp/art/169 [摘要]本文介绍Win32如何定义IP数据报的首部,包括IP数据报首部的定义.T ...
- 【计算机网络】网络层 : IP 数据报格式 ( IP 数据报首部格式 )
文章目录 一.TCP / IP 协议栈 二.IP 数据报 格式 三.IP 数据报 首部格式 一.TCP / IP 协议栈 TCP / IP 协议栈 : ① 应用层 : HTTP , FTP , DNS ...
- 计算机网络-IP数据报计算(IP数据报分片)一个数据报部分长度为3400字节(使用固定首部)。现在经过一个网络传输,该网络的MTU为800字节:
IP数据报计算(IP数据报分片) 题目: 一个数据报部分长度为3400字节(使用固定首部).现在经过一个网络传输,该网络的MTU为800字节: (1)应分为几个数据报片? (2)各数据报片的数据字段长 ...
- IP数据报首部检验和的详细计算过程
目录 IP数据报检验的计算过程 引入 检验原理 题目案例及分析 题目要求 分析 计算过程图解 总结 IP数据报检验的计算过程 本篇文章只介绍IP数据报的检验过程,不对原理做过多讲解.内容通俗易懂,请放 ...
- 【Linux网络编程】IP 数据报格式详解
IP 数据报首部 TCP/IP 协议定义了一个在因特网上传输的包,称为 IP 数据报 (IP Datagram).这是一个与硬件无关的虚拟包,由首部和数据两部分组成. 首部的前一部分是固定长度,共 2 ...
- IP协议 (通俗易懂),IP协议的主要功能及实现原理,IP地址分类,IP数据包分片,IP数据报格式。
「作者主页」:士别三日wyx 「作者简介」:CSDN top100.阿里云博客专家.华为云享专家.网络安全领域优质创作者 「专栏简介」:此文章已录入专栏<计算机网络零基础快速入门> 本章重 ...
- 计算机网络 --- 网络层IP数据报
IP数据报格式 首部 版本:IPv4/IPv6 首部长度:单位是4B,最小为5.也就是说如果首部长度的四个bit的出来的数是8,那么首部长度就是8 * 4B = 32B也就是32字节 区分服务:指示期 ...
- 计算机网络之网络层:2、IP数据报、IP数据报分片
网络层:2.IP数据报 TCP/IP协议: IP数据报: IP数据报分片: 最大传送单元MTU: 与IP数据报分片相关的相关字段: TCP/IP协议: IP数据报: 首部长度:4bit,最小取值010 ...
- 再谈关于IP数据报分片
之前特别强调过具体的编号分片,但是少了关于总长度以及编号的细节,这里添加. http://blog.csdn.net/u011240016/article/details/52799673 首先,特别 ...
最新文章
- python计算特征的统计值并文本输出
- python错误提示“TabError: inconsistent use of tabs and spaces in indentation”
- PXE大批量安装Linux系统
- python3练习-装饰器
- 《ASP.NET AJAX程序设计——第II卷:客户端Microsoft AJAX Library相关》定稿+详细章节列表...
- 医学图像处理期末复习(四)
- 如何判断注册用户是否已经存在(membership验证)
- PowerShell 在 SharePoint 2010 自动化部署中的应用(2)-编译打包
- sql语句count_带COUNT()函数SQL SELECT语句
- java 分布式序列号_分布式序列号生成?
- 引入神策埋点数据事件分析
- 微信模拟位置想在哪就在哪(GPS欺骗)
- 微信授权扫码点餐-新特性React16
- SpringBoot整合Elasticsearch,应届毕业生java面试准备材料
- 机器学习(7)——支持向量机(二):线性可分支持向量机到非线性支持向量机
- 对付不良商家,恶补攒机知识
- 【Python爬虫】Python网络爬虫案例:维基百科
- 第1章 Oracle教程
- sdkman 的安装和使用
- python身体指数BMI
热门文章
- 用silverlight做动画-相机
- 开发板与linux文件系统,基于topeer 4412开发板 ***面linux文件系统的制作
- 4.3.2 IP数据报分片
- Verilog中inout端口的使用方法
- 数字基带传输与码间干扰
- python3改变路径出现的SyntaxError问题
- ACM_贪心法_queue_Fence Repair
- 记一次金士顿DT100 G3 32G修复
- 《工业控制网络安全技术与实践》一2.1.3 SCADA 系统未来的技术发展
- OPEN ERP相关财务的基本概念