以太网协议帧格式（一）

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目录

一、MAC帧

1.1 无VLAN标识MAC帧

1.2 VLAN标识的MAC帧

二、ARP

三、IP

四、ICMP

五、UDP

六、TCP

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浅谈常用的网络协议帧格式

一、MAC帧

1.1 无VLAN标识MAC帧

Ethernet II 类型以太网帧最小长度为64字节（6+6+2+46+4），最大长度为1518字节（6+6+2+1500+4）。

（1）目标MAC地址：目的MAC地址，IPV4为6字节，该字段确定帧的接收者

（2）源MAC地址：源MAC地址，IPV4为6字节，该字段标识帧的发送者

（3）类型：协议类型。用来标识数据字段内的高层协议。常用类型如下：

0x0800：IP报文0x0806：ARP报文0x8100：携带VLAN标识的MAC帧，用于区分MAC帧是否携带VLAN标识

（4）数据：数据字段，最小长度必须为46字节。

（5）FCS：CRC校验，用来检查帧内的数据错误，不能纠错。

1.2 VLAN标识的MAC帧

4字节的VLAN TAG 包含以下参数：

2个字节的标签协议标识：0x81002个字节的标签控制信息： 用户优先级：3 位，取值范围0~7，值越大优先级越大。CFI规范格式标识符：1位，0代表帧VLAN正确，1代表VLAN错误VID：12位，标识VALN ID，也就是VLAN号

二、ARP

由于以太网环境中使用的是MAC地址，而不是IP地址，而ARP协议就是用来实现IP地址与MAC地址的转换的协议。

ARP报文封装在MAC帧的数据字段中。

（1）硬件类型：2字节，用来定义运行ARP的网络类型；以太网的类型未0x0001。

（2）协议类型：2字节，用来定义使用的类型，对于IPv4协议类型为0x0800。

（3）硬件长度：1字节，标识硬件地址长度，对于以太网的值为6。

（4）协议长度：1字节，标识软件逻辑地址长度，对于IPv4的值为4。

（5）操作码：2字节，用来定义报文的类型。已定义的分租类型有两种：ARP请求为0x01，ARP响应为0x02。

（6）源硬件地址：可变字段，发送方的硬件地址，以太网中该字段长度为6字节。

（7）源逻辑地址：可变字段，发送方的逻辑地址，IPv4中该字段长度为4字节。

（8）目的硬件地址：可变字段，接收方的硬件地址，以太网中该字段长度为6字节。

（9）目的逻辑地址：可变字段，接收方的逻辑地址，IPv4中该字段长度为4字节。

三、IP

（1）版本：IP协议的版本，0x0100（IPv4），0x0110（IPv6）

（2）首部长度：IP报头的长度。固定部分的长度（20字节）和可变部分的长度之和，最大长度为15个4字节，即15*4=60字节，去掉固定长度20字节，可变长度最大为40字节

（3）服务类型：长度为1字节

（4）总长度：IP报文的总长度，含报文头部以及数据部分

（5）ID号：标识主机发送的报文唯一ID，当IP报文长度超过传输网络的MTU时必须要分片处理，该字段用于区分收到的分片是否属于同一报文以及报文重组

（6）标志：共3位，R、DF、MF三位，目前只有后两者有效；DF=1表示不分片，DF=0表示分片；MF=1表示后续还有分片包，MF=0表示该分片是最后一片

（7）分片偏移：该分片在原先数据报文中相对首位的偏移位，片偏移以8个字节为偏移单位，即每个分片的长度一定是8字节的整数倍

（8）生存时间：IP报文所允许通过的路由器的最大数量

（9）协议号：指出IP报文携带的数据使用的是那种协议，1 ICMP；6 TCP；17 UDP

（10）首部校验和：计算IP头部的校验和，检查IP报头的完整性。

（11）发送方IP地址：标识IP数据报的源端设备

（12）接收方IP地址：标识IP数据报的目的地址

（13）可选字段：0-40字节，一些可选项，主要用于测试，不足32bit则用0补充。

（14）IP数据：IP层MTU为1480字节，这是在MAC层MTU1500基础上去掉固定头部长度20字节得到的

四、ICMP

（1）类型：ICMP消息类型大约有10多种，常用的类型有，8 = Echo Request（ping请求），0 = Echo Reply（ping应答），13 = 时间戳请求，14 = 时间戳应答;3 = 目标不可达

（2）代码：ICMP消息类型下得进一步细分，用于进一步分析错误的原因，代码值不同对应错误也不同

（3）校验和:对包括ICMP报文数据部分在内的整个ICMP数据报的校验和，以检验报文在传输过程中是否出现了差错

五、UDP

UDP报文是面向无连接的传输层协议，确定了该协议的特性：效率高，速度快。

（1）源端口号：表示数据发送方的应用层程序

（2）目的端口号：表示数据接收方的应用层程序

（3）长度：2字节，表示UDP报文的总长度

（4）UDP校验：校验和，长度2字节

（5）数据：UDP的MTU为1472字节

六、TCP

TCP报文时面向连接的传输层协议，使用了序列号和确认号，以及三次握手、四次挥手以及重传机制，实现可靠的传输。

（1）源端口号：表示数据发送方的应用层程序

（2）目的端口号：表示数据接收方的应用层程序

（3）序列号SEQ：TCP链接中传输的数据流中每个字节都编上一个序号。序号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

（4）确认号ACK：是期望收到对方的下一个报文段的数据的第1个字节的序号，即上次已成功接收到的数据字节序号加1。只有ACK标识为1，此字段有效。

（5）首部长度：数据偏移，即首部长度，指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远，以32比特（4字节）为计算单位。最多有60字节的首部，若无选项字段，正常为20字节。

（6）保留：保留，占 6位，必须为0

（7）控制位：

URG：表示紧急指针字段有效ACK：接收数据序号字段有效PSH：表示通过flush操作发送的数据RST：强制断开连接，用于异常中断的情况SYN：同步序号，用于建立连接过程，在连接请求中发送SYN=1和ACK=0 ， 应答 SYN=1和ACK=1FIN：用于释放连接，为1时表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。

（8）窗口：TCP的流量控制，窗口起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的字节数。窗口最大为65535字节。

（9）校验和：校验字段，包括TCP首部和TCP数据

（10）紧急指针，只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）

（11）选项字段：长度不定。但必须是32bits的整倍数

（12）数据：可以不发送任何数据，TCP会在握手阶段告知对方自己的MSS（最大分段大小，常见为1460），而MSS+TCP头部（20byte）+IP头部（20byte）就得到MAC层的MTU1500字节

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