TCP IP協議詳解

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tcp/ip協議是乙個比較複雜的協議集，有很多專業書籍介紹。在此，我僅介紹其與程式設計密切相關的部分：乙太網上tcp/ip協議的分層結構及其報文格式。我們知道tcp/ip協議採用分層結構，其分層模型及協議如下表：

傳　輸　層

(transport)

tcp、udp

網間網層

(internet)

ip【arp、rarp、icmp】

網路介面層

(network)

ethernet、x.25、slip、ppp

協議採用分層結構，因此，資料報文也採用分層封裝的方法。下面以應用最廣泛的乙太網為例說明其資料報文分層封裝，如下圖所示：

任何通訊協議都有獨特的報文格式，tcp/ip協議也不例外。對於通訊協議程式設計，我們首先要清楚其報文格式。由於tcp/ip協議採用分層模型，各層都有專用的報頭，以下就簡單介紹乙太網下tcp/ip各層報文格式。

乙太網幀格式如下圖：

8位元組的前導用於幀同步，crc域用於幀校驗。這些使用者不必關心其由網絡卡晶元自動新增。目的位址和源位址是指網絡卡的實體地址，即mac位址，具有唯一性。幀型別或協議型別是指資料報的高階協議，如 0x0806表示arp協議，0x0800表示ip協議等。

「硬體型別」域指傳送者本機網路介面型別（值「1」代表乙太網）。「協議型別」域指傳送者所提供/請求的高階協議位址型別（「0x0800」代表ip協議）。「操作」域指出本報文的型別（「1」為arp請求，「2」為arp響應，「3」為rarp請求，「4」為rarp響應）。

ip資料報頭格式如下圖：

我們用微控制器實現tcp/ip協議要作一些簡化，不考慮資料分片和優先權。因此，在此我們不討論服務型別和標誌偏移域，只需填「0」即可。協議「版本」為4，「頭長度」單位為32bit，「總長度」以位元組為單位，表示整個ip資料報長度。「標識」是資料報的id號，用於識別不同的ip資料報。「生存時間」 ttl是個數量及的概念，防止無用資料報一直存在網路中。一般每經過路由器時減一，因此通過ttl 可以算出資料報到達目的地所經過的路由器個數。「協議」域表示建立該資料報的高階協議型別。如 1表示icmp協議，6表示tcp協議，17表示 udp協議等。ip資料報為簡化資料**時間，僅採用頭校驗的方法，資料正確性由高層協議保證。

icmp（網間網控制報文協議）協議應用廣泛。在此僅給出最常見的回應請求與應答報文格式，使用者命令ping便是利用此報文來測試信宿機的可到達性。報文格式如下圖所示：

型別0 為回應應答報文，8 為回應請求報文。整個資料報均參與檢驗。注意icmp封裝在ip資料報裡傳送。

udp報文格式如下圖：

tcp報文格式如下圖：

tcp 是面向連線的可靠資料傳輸協議，因此比較複雜，在此僅作簡單介紹。「序號」指資料在傳送端資料流中的位置。「確認號」指出本機希望下乙個接收的位元組的序號。與ip校驗不同的是tcp，udp校驗採用偽頭標加整個報文一同校驗的方法。tcp協議工作原理另行介紹。

TCP IP協議詳解

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TCP IP協議分層詳解

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