运行于以太网的基础协议

1、引言
    前段时间编写了一个网络监听工具。 为了分析抓到的数据包，要熟悉各种网络协议。本人痛苦的发现网上很少有集中讲解这方面的文章，而图书大部分讲解得不够仔细，小部分专门研究网络协议的图书又太大，不适合我们的要求。故把常用的以太网协议写出来和大家分享。

2、以太网的特点
    以太网采用的是CSMA/CD技术，即带碰撞检测的载波侦听多址访问。在CSMA/CD技术中，如果网络上没有数据，则任何时候都可以将数据传送出去。如果网络被使用，那就要等到网络空闲时再传送。在以太网中传输的数据是无选择的发送到所有网卡的。这就为网络监听创造了条件。

3、以太网数据包
    在以太网中，数据是以被称为帧的数据结构体为单位进行交换的。这种数据包结构如下图所示：
　

报头

报文

    在以太网桢的报头中包含接收端及发送端的地址，桢的报文部分包含的是数据种类。最后放置的是错去校验和修正码。通常我们抓到的数据包已经去掉了同步码和桢分界符。下面先给出报头部分的定义：

以太网桢报头格式

接收端MAC地址(48位)

发送端MAC地址(48位)

类型字段(16位)

注意：这里提到的是位，一位就是二进制数据中的一位。通常，一个字节是由8位组成的。

类型字段意义（参考RFC1700）

类型（十六进制）	协议
0800	IP
0806	ARP
8035	RARP
809B	Appletalk
8137-8138	Novell
814C	SNMP

4、IP数据报的构成
    当以太网数据桢的类型字段为十六进制0800时，表示以太桢报文部分是一个IP数据报。其格式如下所示，其中报头部分存储了版本、头长度、生存时间、接收和发送端IP地址等重要信息。
　

报头

报文

IP数据报报头定义

字段	位数	说明
版本	4	表示IP的版本。现目前的版本号为4
报头长度	4	表示报头的长以32位为一个单位
服务类型	8	优先级和可靠性等服务品质要求的数值
数据报长度	16	IP数据报的全部长度，以8位（字节）为单位
标识	16	识别IP数据报的编号
标志	3	标示有无碎块
数据块偏移	13	产生碎块时应该比达到的数据块早到的数据块大小
生存时间	8	存放控制IP数据报寿命长短的数值
协议	8	标示上层协议
报头校验码	16	检查报头错误用的校验码
发送端地址	32	发送端的IP地址
目的地地址	32	接收端的IP地址

　

5、TCP协议
    传输控制协议（TCP）是在传输层使用的协议。当IP数据报的协议字段的值为6时，表示本IP数据报的报文部分是TCP数据报。

TCP数据报头定义

字短名	长度（位）	意 义
发送端端口	16	发送端及客户夫端程序的端口号
接收端端口	16	接收端及服务器端程序得端口号
顺序号	32	标示消息段的数据位于全体数据块的眸字节的数值
确认号	32	表示接受端对于发送端接收到的数据块数值
数据偏移	4	报头长，以32位为一个单位
预留	6	扩展用（预留）
控制位	6	表示某字段意义的位
窗口	16	窗口的大小（一次可以发送的数据量）
校验码	16	错误检查用
紧急数据指针	16	插入信号等紧急数据的结束位置
选项和填充	32	选相等

6、UDP数据报
    当IP数据报的协议字段的值等于17，表示IP数据报的报文部分携带的是UDP数据报。下面是UDP数据报头的构造。

UDP数据报 　

发送端端口（16位）

接收端端口（16位）

数据报长度（16位）

校验码（16位）

数据

7、关于程序
    为了更好的理解本文提到的协议，及它们之间的一些简单关系，作者开发了一个简单的网络监控软件，读者可以参照程序的运行理解本文。