运行于以太网的基础协议
作者 张志强
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。
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。
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
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
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
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
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。
