以太网数据包格式.pdf

精品 精品 时隙在一般的数字通信原理中是这样定义的:由各个消息构成的单一抽样的一组脉冲叫做一帧,一帧中相邻两个脉冲之间是时间间隔叫做时隙.而以太网的时隙有它自己的特定意义.（1）在以太网 CSMA/CD 规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。但信号传播到整个介质需要一定的时间。（2）考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。在 A 发送的帧传播到 B 的前一刻，B 开始发送帧。这样，当 A 的帧到达 B 时，B 检测到了冲突，于是发送阻塞信号。（3）但 B 的阻塞信号还没有传输到 A，A 的帧已发送完毕，那么 A 就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。（4）由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。这里可以把从 A 到 B 的传输时间设为 T,在极端的情况下 A 要在 2T 的时间里才可以检测到有冲突的存在 1,电磁波在 1KM 电缆的传输时延约为 5us(这个数字应该记下来),如果在理想情况下 2,在 10Mbps 的以太网中有个 5-4-3 的问题:10 Mb/s 以太网最多只能有 5 个网段，4 个转发器，而其中只允许 3 个网段有设备，其他两个只是传输距离的延长。按照标准，10Mbps 以太网采用中继器时，连接最大长度为 2500 米!那么在理想的情况下,时隙可以为 2500/1000*5*2us=25us,但是事实上并非如此简单.实际上的时隙一定会比 25us 大些.接下来说明一下 3,在以太网在,时隙也可以叫做争用期,只有经过争用期这段时间没有检测到冲突碰撞,发送端才能肯定这次发送不会发生碰撞.然后当发生了碰撞而停止之后,以太网上的机器会再次侦听,再发送,这就有个再次碰撞的可能性,这里以太网使用了截断二进制指数类型的退避算法来解决,在碰撞之后,会推迟一个随机时间(具体略),这也会对争用期的选择有些影响.而这个截断二进制指数类型的退避算法的有关说明,可以看看我回的这个帖子 http:/ 精品 精品 基于上面所说的原因,也因为考虑到了端到端时延,而且还包括其他的许多因素,如可能存在的转发器所增加的时延等等以太网取 51.2us 为争用期,也就是时隙 对于10Mbps以太网来说,10Mb/s*51.2us=512bit,所以一般说的512bit时隙长度就是这样来的,这个长度为 512/8=64 字节.以太网在发送数据时,如果在前面 64 字节没有发生冲突的话,那么后续的数据就不会发生冲突,以太网就认为这个数据的发送是成功的.100Mbps 和 1000Mbps 以太网的时隙 （1）100Mbps 以太网的时隙：100Mbps 以太网的时隙仍为 512 位时，以太网规定一帧的最小发送时间必须为 5.12s。（2）1000Mbps 以太网的时隙 1000Mbps 以太网的时隙增至 512 字节，即 4096 位,这个还望 DX 来指点.帧间间隔的概念:MAC子层的标准还规定了帧间最小的间隔是9.6us,相当于96bit的发送时间,就是说一个主机在检测到总路线开始空闲后,还要等待 9.6us 才能发送数据.这样做是为了使刚刚收到的数据帧的主机的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的准 楼主大概明白了吧?翻了数字通信原理,计算机网络,TCP/IP 的书啊.版主可以加分的吗?谢谢!以太网数据包如下表结构所示：精品 精品 目地地址（6B）原地址（6B）类型（2B）数据（461500B）校验和（4B）IP 数据包结构如下页表：版本号（4 位）头长度（4 位）服务类型 TOS（8 位）总长度（16 位）标示（16 位）标志（3 位）头偏移（13 位）生存时间 TTL（8 位）上层协议标示（8 位）头部校验和（16 位）源 IP 地址（32 位）目的 IP 地址（32位）选项 数据 TCP 抱文结构如下表：TCP 源端口号（16 位）TCP 目的端口号（16 位）系列号（32 位）确认号（32 位）首部长度（4 位）保留位（6 位）URG ACK PSH RST SYN F IN 窗口大小（16 位）检验和（16 位）紧急指针（16 位）选项 填充 数据区 UDP 抱文结构如下表：UDP 源端口号（16 位）UDP 目标端口号（16 位 UDP 长度（16 位 UDP 校验和（16 位 数据区 IP 包首部格式 网络 2009-12-10 14:26:02 阅读 85 评论 0 字号：大中小 IPv4 首部一般是 20 字节长。在以太网帧中，IPv4 包首部紧跟着以太网帧首部，同时以太网帧首部中的协议类型值设置为 080016。IPv4 提供不同，大部分是很少用的选项，使得 IPv4 包首部最长可扩展到 60 字节(总是 4 个字节 4 个字节的扩展)0 4 8 12 16 19 24 31 版本 首部长度 服务类型 长度 认证 标志 段偏移量 TTL 协议 校验和 源 IP 地址 目的 IP 地址 选项.IP 包头字段说明 版本：4 位，指定 IP 协议的版本号。精品 精品 包 头长度(IHL)：4 位，IP 协议包头的长度，指明 IPv4 协议包头长度的字节数包含多少个 32 位。由于 IPv4 的包头可能包含可变数量的可选项，所以这 个字段可以用来确定 IPv4 数据报中数据部分的偏移位置。IPv4 包头的最小长度是 20 个字节，因此 IHL 这个字段的最小值用十进制表示就是 5(5x4=20 字节)。就是说，它表示的是包头的总字节数是 4 字节的倍数。服务类型：定义 IP 协议包的处理方法，它包含如下子字段 过程字段：3 位，设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）7（网络控制）延迟字段：1 位，取值：0（正常）、1（期特低的延迟）流量字段：1 位，取值：0（正常）、1（期特高的流量）可靠性字段：1 位，取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）成本字段：1 位，取值：0（正常）、1（期特最小成本）未使用：1 位 长度：IP 包的总长 认证：标志：是一个 3 位的控制字段，包含：保留位：1 位 不分段位：1 位，取值：0（允许数据报分段）、1（数据报不能分段）更多段位：1 位，取值：0（数据包后面没有包，该包为最后的包）、1（数据包后面有更多的包）段偏移量：当数据分组时，它和更多段位（MF,More fragments）进行连接，帮助目的主机将分段的包组合。TTL：表示数据包在网络上生存多久，每通过一个路由器该值减一，为 0 时将被路由器丢弃。协议：8 位，这个字段定义了 IP 数据报的数据部分使用的协议类型。常用的协议及其十进制数值包括 ICMP(1)、TCP(6)、UDP(17)。校验和：16 位，是 IPv4 数据报包头的校验和。源 IP 地址：目的 IP 地址：精品 精品 数据在经过 IP 网络层时，也会对数据进行封装，也就有相应的 IP 协议包头了。在以太网帧中，IPv4 包头紧跟着以太网帧头，同时以太网帧头中的协议类型值设置为十六进制的 0800。它的基本格式如图 3-12 所示。版本（Version）指定 IP 协议的版本号。因为目前仍主要使用 IPv4 版本，所以这里的值通常是 0 x4(注意封包使用的数字通常都是十六进位的)。占 4 位。图 3-12 IP 协议头格式 包头长度（Internet Header Length，IHL）指明 IPv4 协议包头长度的字节数包含多少个 32 位。由于 IPv4 的包头可能包含可变数量的可选项，所以这个字段可以用来确定 IPv4 数据报中数据部分的偏移位置。IPv4 包头的最小长度是 20 个字节，因此 IHL 这个字段的最小值用十进制表示就是 5。占 4 位。由于它是一个 4 比特字段，因此首部最长为 60 个字节，但实际上目前最多仍为 24 个字节。服务类型（Type of Service，TOS）定义 IP 封包在传送过程中要求的服务类型，共由 8 个 bit 组成其中每个 bit 的组合分别代表不同的意思。4bit 中只能置其中 1bit。如果所有 4bit 均为 0，那么就意味着是一般服务。具体如下：000.（Routine）：过程字段，占 3 位。设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）7（网络控制）精品 精品.0.（Delay）：延迟字段，占 1 位，取值：0（正常）、1（期特低的延迟）.0.（Throughput）：流量字段，占 1 位。取值：0（正常）、1（期特高的流量）.0.（Reliability）：可靠性字段，占 1 位。取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）.0.（ECN-Capable Transport）：显式拥塞指示传输字段，占 1 位。由源端设置，以显示源端节点的传输协议是支持 ECN（Explicit Cogestion Notifica tion，显式拥塞指示）的。取值：0（不支持 ECN）、1（支持ECN）.0（Congestion Experienced）：拥塞预警字段，占 1位。取值：0（正常，不拥塞）、1（拥塞）包长度（Total Length，TL）指定 IP 包的总长，通常以 byte 做单位来表示该封包的总长度此数值包括标头和数据的总和。它以字节为单位，占 16 位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道 IP 数据报中数据内容的起始位置和长度。【经验之谈】由于该字段长 16 比特，所以 IP 数据报最长可达 65535 字节。尽管可以传送一个长达 65535 字节的 IP 数据报，但是大多数的链路层都会对它进行分段。而且，主机也要求不能接收超过 576 字节的数据报。由于 TCP 把用户数据分成若干段，因此一般来说这个限制不会影响 TCP。UDP 的应用（如 RIP、TFTP、BOOTP、DNS、SNMP 等），都限制用户数据报长度为 512 字节，小于576 字节。但是，事实上现在大多数的实现允许超过 8192 字节的 IP 数据报。精品 精品 总长度字段是 IP 首部中必要的内容，因为一些数据链路（如以太网）需要填充一些数据以达到最小长度。尽管以太网的最小帧长为 46 个字节（将在本章后面介绍），但是 IP 数据可能会更短。如果没有总长度字段，那么 IP 层就不知道 46 字节中有多少是 IP 数据报的内容。标识（Identification）每一个 IP 封包都有一个 16 位的唯一识别码。当程序产生的数据要通过网络传送时都会被拆散成封包形式发送，当封包要进行重组的时候这个 ID 就是依据了。占 16 位。标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份消息它的值就会加 1。RFC791 认为标识字段应该由让 IP 发送数据报的上层来选择。假设有两个连续的 IP 数据报，其中一个是由 TCP 生成的，而另一个是由 UDP 生成的，那么它们可能具有相同的标识字段。尽管这也可以照常工作（由重组算法来处理），但是在大多数从伯克利派生出来的系统中，每发送一个 IP 数据报，IP 层都要把一个内核变量的值加 1，不管交给 IP 的数据来自哪一层。内核变量的初始值根据系统引导时的时间来设置。标记（Flags）这是当封包在传输过程中进行最佳组合时使用的3 个 bit 的识别记号。占 3 位。000（Reserved Fragment）：保留分段。当此值为 0 的时候表示目前未被使用。.0.（Dont Fragment）：不分段。当此值为 0 的时候表示封包可以被分段，如果为 1 则不能被分割。精品 精品.0（More Fragment）：更多分段。当上一个值为 0 时，此值为 0 就示该封包是最後一个封包，如果为 1 则表示其後还有被分割的封包。分段偏移（Fragment Offset，FO）当封包被分段之后，由于网路情况或其它因素影响其抵达顺序不会和当初切割顺序一至，所以当封包进行分段的时候会为各片段做好定位记录，以便在重组的时候就能够对号入座。值为多少个字节，如果封包并没有被分段，则 FO 值为“0”。占 13 位。生存时间（Time To Live，TTL）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数，表示数据包在网络上生存多久。TTL 的初始值由源主机设置（通常为 32 或 64），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去 1。当该字段的值为 0 时，数据报就被丢弃，并发送 ICMP消息通知源主机。这样当封包在传递过程中由於某些原因而未能抵达目的地的时候就可以避免其一直充斥在网路上面。占 8 位。协议（Protocol，PROT）指该封包所使用的网络协议类型，如 ICMP、DNS 等。占 8 位。各协议对应的值如表 3-1 所示。表 3-1 协议号 协议号 协议 协议号 协议 00 IP 22 XNS-IDP 01 ICMP 27 RDP 02 IGMP 29 ISO-TP4 03 GGP 36 XTP 04 IP-ENCAP 37 DDP 05 ST 39 IDPR-CMTP 06 TCP 73 RSPF 08 EGP 81 VMTP 12 PUP 89 OSPFIGP 17 UDP 94 IPIP 20 HMP 98 ENCAP 头校验和（Header checksum）精品 精品 指 IPv4 数据报包头的校验和。这个数值用来检错用的，用以确保封包被正确无误的接收到。当封包开始进行传送后，接收端主机会利用这个检验值会来检验余下的封包，如果一切无误就会发出确认信息表示接收正常。与 UDP 和 TCP 协议包头中的校验和作用是一样的。占16 位。【经验之谈】首部检验和字段是根据 IP 首部计算的检验和码，不对首部后面的数据进行计算。ICMP、IGMP、UDP 和 TCP 协议在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。为了计算一份数据报的 IP 检验和，首先把检验和字段置为 0。然后，对首部中每个 16 位进行二进制反码求和（整个首部看成是由一串 16 位的字组成），结果存在检验和字段中。当接收端收到一份 IP 数据报后，同样对首部中每个 16 位进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和，因此，如果首部在传输过程中没有发生任何差错，那么接收方计算的结果应该为全 1。如果结果不是全 1（即检验和错误），那么 IP 就丢弃收到的数据报。但是不生成差错消息，由上层去发现丢失的数据报并进行重传。ICMP、IGMP、UDP 和 TCP 都采用相同的检验和算法，尽管 TCP 和 UDP 除了本身的首部和数据外，在 IP 首部中还包含不同的字段。由于路由器经常只修改TTL 字段（减 1），因此当路由器转发一份消息时可以增加它的检验和，而不需要对 IP 整个首部进行重新计算。源地址（Source Address，SA）发送 IP 数据包的 IP 地址。占 32 位。目的地址（Destination Address）接收 IP 数据包的 IP 地址。也占 32 位。精品 精品 选项（Options）+填充（Padding）这两个选项较少使用，只有某些特殊的封包需要特定的控制才会利用到。共32位。这些选项通常包括：安全和处理限制：用于军事领域 记录路径：让每个路由器都记下它的 IP 地址 时间戳：让每个路由器都记下它的 IP 地址和时间 宽松的源站选路：为数据报指定一系列必须经过的 IP地址 严格的源站选路：与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址。以上这些选项很少被使用，而且并非所有的主机和路由器都支持这些选项。选项字段一直都是以 32 位作为界限，在必要的时候插入值为 0 的填充字节。这样就保证 IP 首部始终是 32 位的整数倍（这是首部长度字段所要求的）。从以上 IP 包头格式可以看出，IP 协议包头大小也有两种：当没有“选项”这个字段时，为 160 位，20 个字节；当有“选项”字段时为 192 位，24 个字节。它与 TCP 协议包头大小是一样的。