Linux系统之IP、TCP封包格式
一、IP封包格式说明
前言
IP 协议用 IP 报文头封装传输层报文，IP 报文头包含了如下的信息：这个报文从哪个传输层协议过来，它准备被发送到哪台机器，它从哪儿来以及一些其他有用的信息. IP 协议是一个非面向连接的协议，也就是说 IP 不需要协商一个连接。面向连接的协议需要协商一个连接，然后在这个连接上面收发数据，最后关闭这个连接。TCP 就是这样的协议，但是它建立在 IP 基础之上的。IP 不是面向连接 的原因有很多种，其中一个原因就是它不会为很多应用增加不必要的开销。对于报文丢失的情况，通过简单的重传就可以解决问题，而不需新建连接，等待对端确认等等额外开销。
1、IP报文格式
上面图中每一行所占用的位数为32bits,各个表头的内容分别介绍如下：
版本(Version)
第 0 到 3bit。版本字段是二进制表示的，IPV4 为 0100，而IPV6 为 0110.这个字段在报文过滤中很少用到。
网络报文头长(Internet Header Length)
第 4-7bit，它表示以 4 字节为单位的报文头长，例如没有选项的报文长度为 20byte，这样这个字段就为 5
TOS 字段
第 8 到 15bit，这个字段是 IP 报文头里面最复杂的部分之一，这个字段已经被更新 3 次了。他们的基本含义没有发生变化，但是他们 的具体实现却改变了。最初，这个字段被称为服务类别（type of service）
- 1、0-2bit 称为优先权字段；
- 2、第 3bit 表示时延；
- 3、第 4bit 表示吞吐量；
- 4、第5bit表示对可靠性的要求级别;
- 5、最后两个 bit 预留 .
例如：
以太网络的种种相关规格可以让这个ip封包加速且降低延迟，某些特殊的标志就是在这里说明的。
注：
这种实现方式在很多老的硬件里面还能够看到。但是在后来更新的ECN版本里面，第 6-7bit被使用了，这样他们就被设置了值而不是原 先的预留值0.但是很多老的防火墙和路由器在检查报文时候，发现这些字段是 1 就会把这个报文丢掉。
封包总长(TL)
通常以byte做单位来表示该封包的总长度﹐此数值包括标头和数据的总和,最大可达65535bytes
识别码(ID)
每一个IP封包都有一个16bit的唯一识别码。 当程序产生的数据要通过网路传送时﹐都会在传送层被拆散成封包形式发送﹐当封包要进行重组的时候﹐就是依据这个ID 。
Flags(特殊标识)
这是当封包在传输过程中进行最佳组合时使用的3个bit来标识
- X__:R:当此值为0的时候﹐表示目前未被使用
- X:DF:若为0表示可以分段，若为1表示不可分段
- __X:MF:若为0表示此IP为最后分段，若为1表示非最后分段
FragmentOffset（分段偏移)—13bits
当一个大封包在经过一些传输单位(MTU)较小的路径时,会被被切割成碎片(fragment)再进行传送(这个切割和传送层的打包有所不同,它是由网路层决定的)。 由于网路情况或其它因素影响﹐其抵达顺序并不会和当初切割顺序一致的。 所以当封包进行切割的时候﹐会为各片段做好定位记录，如果封包没有被切割﹐那么FO的值为“0”
Time To Live(TTL,存活时间)—8bits
当一个封包被赋予TTL值，TTL是以hop为单位，每经过一个router就减一﹐如果封包TTL值被降为0的时候﹐就会被丢弃。 这样﹐当封包在传递过程中由于某些原因而未能抵达目的地的时候﹐就可以避免其一直充斥在网络上面，之所以不返回响应，是因为响应也是点用网络资源的，所以直接就丢弃了
Protocol Number(协议代码)-8bits
来自传输层与网络层本身的其他数据都放置在ip封包当中的，我们可以在IP表头记载这个IP封包内的数据是什么，在这个字段就是记载每种数据封包的内容啦，在这个字段记载的代码与相关的封包协议名称如下所示：
当然啦，我们比较常见到的还是TCP、UDP、ICMP
Header Checksum（表头检查码）—16bits
这个数值主要用来检错用的﹐用以确保封包被正确无误的接收到。 如果一切无误﹐就会发出确认信息﹐表示接收正常。
Source Address（SA）
来源的IP地址，从这里我们知道IP是32位。
Destination Address(DA)
有来源还需要目标才能传送，这里就是目标的IP地址
Options(其它参数)
这个是额外的功能，提供包括安全处理机制、路由纪录、时间戳，严格与宽松之来源路由等 。
Padding(补齐项目)& Padding
Options栏位长度不定, 可用来扩充功能。 Padding栏位是为了让表头(包含Options 栏位) 刚好是4 Bytes 的倍数。
二、TCP封包格式
1、TCP作用
TCP 协议位于 IP 协议层之上，TCP 是一个有状态的协议，并且通过内部机 制能够确认报文是否被对方正确的接收。TCP 主要有如下几个作用： 最主要就是确认双方的的可靠数据收发 数据在网络层和应用层之间正确传输 数据报文能够正确的被应用层接收 报文在传输过程中不会乱序
2、TCP报文格式
3、参数说明
三、UDP报文
1、前言
UDP 可以看作一个叫简化的 TCP 报文头，它主要包括源/目的端口，报文头 长以及校验和。
2、报文格式
3、参数说明
五、总结
TCP协议和UDP协议的区别
- 1、TCP协议面向连接，UDP协议面向非连接
- 2、CP协议传输速度慢，UDP协议传输速度快
- 3、TCP协议保证数据顺序，UDP协议不保证
- 4、TCP协议保证数据正确性，UDP协议可能丢包
- 5、TCP协议对系统资源要求多，UDP协议要求少