计算机网络 - UDP/TCP、IP、MAC报文协议格式_mac数据包的格式

1、计算机网络

计算机网络体系结构：

现在多是参考（c）五层协议。

每层比较常见的协议：

2、数据链路层（MAC层）

 以太网V2的MAC帧格式：

MAC帧头部结构体定义：

// u_char:	1字节，8位
// u_short:	2字节，16位
// u_int:	4字节，32位
 
// 以太网帧数据头部 - 固定 14 个字节
typedef struct ethernet_header
{
	u_char	dest_mac[6];	// 目的地址（MAC地址）
	u_char	src_mac[6];		// 源地址(MAC地址)
	u_short	type;// 类型字段，用来标志上一层使用的协议，以便把MAC帧数据交给上一层的这个协议（IP:0x0800; ）
}ETHERNET_HEADER;

3、网络层

 IP数据包的格式：

 首部长度的单位为32位字（4 bytes），所以需要 *4 计算有多少个字节长度。

总长度的单位为字节。

IP数据包头部结构体定义：

// 网络层 IP数据包 首部 - 固定 20 个字节
typedef struct ip_header
{
	u_char		ver_ihl;// 版本（4 bits）+首部长度（4 bits）, 首部长度单位是32位字，所以需要 *4 计算有多少个字节
	u_char		tos;// 区分服务（Type of Service, 8 bits）
	u_short		tlen;// 总长（Total Length, 16 bits），=首部长度+数据长度，最大为65535字节（2^16-1）
	u_short		identify;// 标识（Identify, 16 bits）,IP软件在存储器中维持的一个计数器，每产生一个数据包，计数器就加1（不是序号）
	u_short		flags_fo;// 标志位（Flags 3 bits）+段偏移量（Fragment offset 13 bits）
	u_char		ttl;// 存活时间（Time to Live, 8 bits）
	u_char		proto;// 协议（Protocol, 8 bits）,指出此数据报携带的数据是何种协议，以便目的主机IP层知道应将数据交由哪个协议进行处理
	u_short		crc;// 首部校验和（Header checkSum, 16 bits）
	u_long		src_addr;// 源地址（Source Address, 32 bits）
	u_long		des_addr;// 目的地址（Destination Address, 32 bits）
	//u_int		op_pad;	// 选项与填充（Option * Padding, 32 bits）
}IP_HEADER;

4、传输层

传输层主要有UDP协议以及TCP协议。

4.1 UDP协议

UDP时面向报文的：

UDP用户数据的首部格式：

长度：UDP用户数据报的长度（首部 + 数据部分），单位为字节。 

UDP数据包头部结构体定义：

// 传输层 UDP数据包 首部 - 固定首部 8 个字节
typedef struct udp_header
{
	u_short	src_port;	// 源端口（Source Port， 16 bits）
	u_short	des_port;	// 目的端口（Destination Port, 16 bits）
	u_short	len;		// UDP数据包长度（Datagram Length, UDP用户数据包的长度，单位为字节）
	u_short	crc;		// 校验和（CheckSum， 16 bits）
}UDP_HEADER;

4.2 TCP协议

TCP报文段的首部格式：

需要注意的是，“数据偏移”实际上就是TCP报文首部的长度，单位为 32位字（4 bytes） 

TCP数据包头部结构体定义：

// 传输层 TCP数据包 首部 - 固定首部 20 个字节
typedef struct tcp_header
{
	u_short	src_port;// 源端口（2 bytes = 16 bits）
	u_short	des_port;// 目的端口(2 bytes = 16 bits)
	u_int	seq_num;// 序号（4 bytes = 32 bits）
	u_int	ack_num;// 确认号（4 bytes = 32 bits）
	u_short	hl_resv;// 首部长度（4 bits）+保留（6 bits）+ URG + ACK + PSH + RST + SYN + FIN(各 1 bit)
	u_short	wind;// 窗口（2 bytes = 16 bits）
	u_short	check_sum;// 校验和（2 bytes = 16 bits）
	u_short ur_point;// 紧急指针（2 bytes = 16 bits）
	//u_int	op_pad;	// 选项与填充（Option * Padding, 32 bits）
}TCP_HEADER;