【网络】报文封装整体结构

报文封装整体结构

mac帧头定义

/*数据帧定义，头14个字节，尾4个字节*/
typedef struct _MAC_FRAME_HEADER
{char m_cDstMacAddress[6];    //目的mac地址，6个字节char m_cSrcMacAddress[6];    //源mac地址，6个字节short m_cType;       　　　　　//上一层协议类型，如0x0800代表上一层是IP协议，0x0806为arp
}__attribute__((packed))MAC_FRAME_HEADER,*PMAC_FRAME_HEADER;

ip头部定义

/*IP头定义，共20个字节*/
typedef struct _IP_HEADER
{char m_cVersionAndHeaderLen;     　　//版本信息(前4位)，头长度(后4位)char m_cTypeOfService;      　　　　　 // 服务类型8位short m_sTotalLenOfPacket;    　　　　//数据包长度short m_sPacketID;      　　　　　　　 //数据包标识short m_sSliceinfo;      　　　　　　　  //分片使用char m_cTTL;        　　　　　　　　　　//存活时间char m_cTypeOfProtocol;    　　　　　 //协议类型short m_sCheckSum;      　　　　　　 //校验和unsigned int m_uiSourIp;     　　　　　//源ipunsigned int m_uiDestIp;     　　　　　//目的ip
} __attribute__((packed))IP_HEADER, *PIP_HEADER ;

详细字段，可以参考IPV4数据报头部格式

tcp头部定义

/*TCP头定义，共20个字节*/
typedef struct _TCP_HEADER
{short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口号16bitshort m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口号16bitunsigned int m_uiSequNum;       　　// 序列号32bitunsigned int m_uiAcknowledgeNum;  // 确认号32bitshort m_sHeaderLenAndFlag;      　　// 前4位：TCP头长度；中6位：保留；后6位：标志位short m_sWindowSize;       　　　　　// 窗口大小16bitshort m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bitshort m_surgentPointer;      　　　　 // 紧急数据偏移量16bit
}__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;
/*TCP头中的选项定义kind(8bit)+Length(8bit，整个选项的长度，包含前两部分)+内容(如果有的话)KIND = 1表示 无操作NOP，无后面的部分2表示 maximum segment   后面的LENGTH就是maximum segment选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）3表示 windows scale     后面的LENGTH就是 windows scale选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）4表示 SACK permitted    LENGTH为2，没有内容部分5表示这是一个SACK包     LENGTH为2，没有内容部分8表示时间戳，LENGTH为10，含8个字节的时间戳
*/

源、目标端口号字段：占16比特。TCP协议通过使用"端口"来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端，每种服务在"众所周知的端口"（Well-Know Port）为用户提供服务。
顺序号字段：占32比特。用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
确认号字段：占32比特。只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。
头部长度字段：占4比特。给出头部占32比特的数目。没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60字节的TCP头部。
标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。各比特的含义如下：
- URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
- ACK：确认序号有效。
- PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
- RST：重建连接。
- SYN：发起一个连接。
- FIN：释放一个连接。
窗口大小字段：占16比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。
TCP校验和字段：占16比特。对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。
紧急指针字段：占16比特。它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
选项字段：占32比特。可能包括"窗口扩大因子"、"时间戳"等选项。

udp头部定义

/*UDP头定义，共8个字节*/typedef struct _UDP_HEADER
{unsigned short m_usSourPort;    　　　// 源端口号16bitunsigned short m_usDestPort;    　　　// 目的端口号16bitunsigned short m_usLength;    　　　　// 数据包长度16bitunsigned short m_usCheckSum;    　　// 校验和16bit
}__attribute__((packed))UDP_HEADER, *PUDP_HEADER;

wireshark使用前储备：MTU和MSS
wireshark以太网帧的封包格式为：

Frame=Ethernet Header +IP Header +TCP Header +TCP Segment Data

Ethernet Header =14 Byte =Dst Physical Address（6 Byte）+ Src - Physical Address（6 Byte）+Type（2 Byte），以太网帧头以下称之为数据帧。
IP Header =20 Byte（without options field，不包含可选字段时一般为20个字节），数据在IP层称为Datagram，分片称为Fragment。
TCP Header = 20 Byte（without options field，不包含可选字段时一般为20个字节），数据在TCP层称为Stream，分段称为Segment（UDP中称为Message）。
54个字节后为TCP数据负载部分（Data Portion），即应用层用户数据。

Ethernet Header以下的IP数据报最大传输单位为MTU（Maximum Transmission Unit，Effect of short board），对于大多数使用以太网的局域网来说，MTU=1500。

TCP数据包每次能够传输的最大数据分段为MSS，为了达到最佳的传输效能，在建立TCP连接时双方将协商MSS值——双方提供的MSS值中的最小值为这次连接的最大MSS值。MSS往往基于MTU计算出来，通常MSS=MTU-sizeof(IP Header)-sizeof(TCP Header)=1500-20-20=1460。

这样，数据经过本地TCP层分段后，交给本地IP层，在本地IP层就不需要分片了。但是在下一跳路由（Next Hop）的邻居路由器上可能发生IP分片！因为路由器的网卡的MTU可能小于需要转发的IP数据报的大小。

这时候，在路由器上可能发生两种情况：

（1）如果源发送端设置了这个IP数据包可以分片（May Fragment，DF=0），路由器将IP数据报分片后转发。

（2）如果源发送端设置了这个IP数据报不可以分片（Don’t Fragment，DF=1），路由器将IP数据报丢弃，并发送ICMP分片错误消息给源发送端。