乙太網首部

1、IP頭的結構

（1）位元組和數字的儲存順序是從右到左，依次是從低位到高位，而網路儲存順序是從左到右，依次從低位到高位。

（2）版本：佔第一個位元組的高四位。頭長度：佔第一個位元組的低四位。

（3）服務型別：前3位為優先欄位權，現在已經被忽略。接著4位用來表示最小延遲、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。

（4）封包總長度：整個IP報的長度，單位為位元組。

（5）存活時間：就是封包的生存時間。通常用通過的路由器的個數來衡量，比如初始值設定為32，則每通過一個路由器處理就會被減一，當這個值為0的時候就會丟掉這個包，並用ICMP訊息通知源主機。

（6）協議：定義了資料的協議，分別為：TCP、UDP、ICMP和IGMP。定義為：

＃define PROTOCOL_TCP    0x06

＃define PROTOCOL_UDP    0x11

＃define PROTOCOL_ICMP   0x06

＃define PROTOCOL_IGMP   0x06

（7）檢驗和：校驗的首先將該欄位設定為0，然後將IP頭的每16位進行二進位制取反求和，將結果儲存在校驗和欄位。

（8）來源IP地址：將IP地址看作是32位數值則需要將網路位元組順序轉化位主機位元組順序。轉化的方法是：將每4個位元組首尾互換，將2、3位元組互換。

（9）目的IP地址：轉換方法和來源IP地址一樣。

在網路協議中，IP是面向非連線的，所謂的非連線就是傳遞資料的時候，不檢測網路是否連通。所以是不可靠的資料報協議，IP協議主要負責在主機之間定址和選擇資料包路由。

2、ICMP協議的頭結構

（1）型別：一個8位型別欄位，表示ICMP資料包型別。

（2）程式碼：一個8位程式碼域，表示指定型別中的一個功能。如果一個型別中只有一種功能，程式碼域置為0。

（3）檢驗和：資料包中ICMP部分上的一個16位檢驗和。

3、TCP協議的頭結構

（1）TCP源埠（Source Port）：16位的源埠包含初始化通訊的埠號。源埠和IP地址的作用是標識報文的返回地址。

（2）TCP目的埠（Destination Port）：16位的目的埠域定義傳輸的目的。這個埠指明報文接收計算機上的應用程式地址介面。

（3）序列號（Sequence Number）：TCP連線傳送方向接收方的封包順序號。

（4）確認序號（Acknowledge Number）：接收方回發的應答順序號。

（5）頭長度（Header Length）：表示TCP頭的雙四位元組數，如果轉化為位元組個數需要乘以4。

（6）URG：是否使用緊急指標，0為不使用，1為使用。

（7）ACK：請求/應答狀態。0為請求，1為應答。

（8）PSH：以最快的速度傳輸資料。

（9）RST：連線復位，首先斷開連線，然後重建。

（10）SYN：同步連線序號，用來建立連線。

（11）FIN：結束連線。如果FIN為0是結束連線請求，FIN為1表示結束連線。

（12）視窗大小（Window）：目的機使用16位的域告訴源主機，它想收到的每個TCP資料段大小。

（13）校驗和（Check Sum）：這個校驗和和IP的校驗和有所不同，不僅對頭資料進行校驗還對封包內容校驗。

（14）緊急指標（Urgent Pointer）：當URG為1的時候才有效。TCP的緊急方式是傳送緊急資料的一種方式。

4、UDP協議的頭結構

（1）源埠（Source Port）：16位的源埠域包含初始化通訊的埠號。源埠和IP地址的作用是標識報文的返回地址。

（2）目的埠（Destination Port）：6位的目的埠域定義傳輸的目的。這個埠指明報文接收計算機上的應用程式地址介面。

（3）封包長度（Length）：UDP頭和資料的總長度。

（4）校驗和（Check Sum）：和TCP和校驗和一樣，不僅對頭資料進行校驗，還對包的內容進行校驗。

5、ARP報頭結構

（1）硬體型別欄位指明瞭傳送方想知道的硬體介面型別，乙太網的值為1；

（2）協議型別欄位指明瞭傳送方提供的高層協議型別，IP為0800（16進位制）；

（3）硬體地址長度和協議長度指明瞭硬體地址和高層協議地址的長度，這樣ARP報文就可以在任意硬體和任意協議的網路中使用；

（4）操作欄位用來表示這個報文的型別，ARP請求為1，ARP響應為2，RARP請求為3，RARP響應為4；

（5）傳送方的硬體地址（0-3位元組）：源主機硬體地址的前3個位元組；

（6）傳送方的硬體地址（4-5位元組）：源主機硬體地址的後3個位元組；

（7）傳送方IP（0-1位元組）：源主機硬體地址的前2個位元組；

（8）傳送方IP（2-3位元組）：源主機硬體地址的後2個位元組；

（9）目的硬體地址（0-1位元組）：目的主機硬體地址的前2個位元組；

（10）目的硬體地址（2-5位元組）：目的主機硬體地址的後4個位元組；

（11）目的IP（0-3位元組）：目的主機的IP地址。

ARP的工作原理如下：

1.   首先，每臺主機都會在自己的ARP緩衝區(ARP Cache)中建立一個 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對應關係。

2.   當源主機需要將一個數據包要傳送到目的主機時，會首先檢查自己 ARP列表中是否存在該 IP地址對應的MAC地址，如果有﹐就直接將資料包傳送到這個MAC地址；如果沒有，就向本地網段發起一個ARP請求的廣播包，查詢此目的主機對應的MAC地址。此ARP請求資料包裡包括源主機的IP地址、硬體地址、以及目的主機的IP地址。

3.   網路中所有的主機收到這個ARP請求後，會檢查資料包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此資料包；如果相同，該主機首先將傳送端的MAC地址和IP地址新增到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經存在該IP的資訊，則將其覆蓋，然後給源主機發送一個 ARP響應資料包，告訴對方自己是它需要查詢的MAC地址；

4.   源主機收到這個ARP響應資料包後，將得到的目的主機的IP地址和MAC地址新增到自己的ARP列表中，並利用此資訊開始資料的傳輸。如果源主機一直沒有收到ARP響應資料包，表示ARP查詢失敗。