网络层TCP/UDP首部格式,传输层IP数据报格式

本文详细解读了IP数据报的组成部分,包括版本、首部长度、区分服务、总长度等关键字段,并深入解析了TCP和UDP的首部结构,介绍了伪首部的作用。重点讲解了UDP的简单首部和TCP的复杂特性,如序号、确认号和窗口管理。

整体在网络中传输的IP数据报信息分为:IP首部和传输数据
在这里插入图片描述

首部


首部内容如上,接下来一一解释:
版本: 将显示使用的IPv4或IPv6版本,分别对应4、6两个值
首部长度: 因其占4位,所以最大值为15,表示n个32位字长度(即4字节),因为固定部分就有20字节,所以此位最少应该是5(20字节)。因为数值以4字节为单位,若可变部分中可选字段不足4字节的整数倍,将会被填充部分填够。
区分服务: 用于获取更好服务,通常不用
总长度: 包括首部长度和数据部分长度(即整个IP数据报长度)
生存时间: TTL,为防止无法处理的数据在互联网来回兜圈,TTL为0时就丢弃该数据报
协议: 指其携带的数据上交到哪个协议处理,如:ICMP、TCP、UDP
首部检验和: 用于检验数据,不包含数据部分(减少计算工作量)
标识: 数据报过长时将分片,同一数据报的不同分片将依据相同标识进行认证。
片偏移: 和标识搭配使用,当分片时,用于标记当前子数据报相对的偏移位置
源地址、目的地址: 记录源IP地址和目的IP地址,各4字节

数据部分

UDP

在这里插入图片描述
由UDP首部和UDP数据部分组成。
首部只有8个字节,包括源端口、目的端口、长度、检验和,因为无连接,为了最大交付,首部数据很简单。
伪首部并不真正数据UDP首部信息,将在后面解释。

TCP

在这里插入图片描述
由TCP首部和TCP数据部分组成,TCP首部更复杂且需要空间更多(至少20字节固定)
序号: 对于字节流编号,若当前序号301且包含100字节数据,下一个报文段序号应为401
确认号: 期望收到的下一个报文段序列号,例如接收端收到上述301,发回的确认报文中确认号为401
数据偏移: 数据部分距离报文段起始处的偏移量(即首部长度)
确认ACK: 确认ACK为1是字段才有效,TCP规定连接建立后,所有传送的报文都需将ACK置1
同步SYN: 在建立连接时作为同步序号,如:SYN=1且ACK=0表示连接请求报文段,SYN=1且ACK=1表示同意建立连接
终止FIN: 断开连接时,FIN=1表示此端报文数据已经发送完毕,请求释放连接
窗口: 用于依据链路状况动态调整发送窗口大小

伪首部

在这里插入图片描述

伪首部包含信息:4字节源IP地址,4字节目的IP地址,8位填充0,8位协议号(判断发送给UDP等),16位TCP/UDP长度。
伪首部用于确认数据报是否是发给本机的,就是用于校验的部分。
伪首部在TCP/UDP都有使用,但并未其实际有效成分,其中信息是由数据报所在的IP数据报首部中提取出来的。

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