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[网络协议]HCIA第二次作业

1.写出以太帧包结构(二层)

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前导码:用于数据传输过程中双方发送与接收的速率同步,7个字节。

SFD: 帧的开始符 ,1个字节。

目的MAC地址:6个字节 帧的接收者。

源MAC地址: 6个字节,帧的发送者。

长度: 2个字节,指明该帧数据字段长度。

类型: 2个字节,帧中数据传输的协议类型。

数据与填充 :46--1500个字节,包含了上层协议传输下来的数据,如果加入数据字段后帧长度不够64字节,会在数据字段填充达到64字节。

校验和:4位,对接受网卡(主要是数据与填充字段)提供判断是否传输错误的一种方法,发现错误则丢弃此帧。(主要用校验和(FCS)的算法是循环冗余校验(CRG))

2.写出ip包结构

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Version: 版本号,一般为IPv4(0100),IPv6(0110),运行字段确保可能运行的不同版本的设备间的兼容性。

IHL(首部长度):即报头长度,4 位,

Type of Serive(服务类型):8位,只有在有QoS差分服务要求时这个字段才起作用。

总长度(Total Length):该字段表示整个IP报文的长度,最长65535,总长度必须不超过最大传输单元(MTU)

Identification(标识):16位,主机每发一个报文,加1,分片重组时会用到。

Flags(标志位):3位,该字段是与ip分片有关的。其中有三位,但只有两位是有效的,分别为MF,DF,MF。MF标识后面是否还有分片,为1时,表示后面还有分片。DF标识是否能分片,为0表示可以分片。

Fragment Offset(片偏移):该字段是与ip分片后,相应的ip片在总的ip片的位置。该字段的单位是8字节。比如,一个长度为4000字节的ip报文,到达路由器。这是超过了链路层的MTU,需要进行分片,4000字节中,20字节为包头,3980字节为数据,需要分成3个ip片(链路层MTU为1500),那么第一个分片的片偏移就是0,表示该分片在3980的第0位开始,第1479位结束。第二个ip片的片偏移为185(1480/8),表示该分片开始的位置在原来ip的第1480位,结束在2959。第三片的片偏移为370(2960/8),表示开始的时候是2960位,结束的时候在3979位。

Time To Live:生存周期,该值占8位,ip分片每经过一个路由器该值减一,它的出现是为了防止路由环路,浪费带宽的问题。

Protocol(协议):该值标识上层的协议。占8位。其中1,标识ICMP、2标识IGMP、6标识TCP、17标识UDP、89标识OSPF。

首部校验和:该值是对整个数据包的包头进行的校验。占16位。

源地址和目的地址:标识发送ip片的源和目的ip,32位。

Option :位数可变,选项字段,用来支持排错,测量以及安全等措施。选项字段长度可变,从1字节到40字节不等,取决于所选项的功能。

Padding:可变,填充字段,全填0。

3.TCP包结构,以及每个字段表示含义

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源端口:2 个字节,是一个大于 1023 的 16 位数字,由基于 TCP 应用程序的用户进程随机选择。

目的端口:2 个字节,指明接收者所用的端口号,一般由应用程序来指定。

顺序号:4 个字节,用来标识从 TCP 源端向 TCP 目的端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的第一个数据字节的 顺序号。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则 TCP 用顺序号对每个字节进行计数,序号是 32 bit 的 无符号数,序号达到 2^32-1 后又从 0 开始。比如我们收到一个数据报中 sq(顺序号) =0,数据报内容为 20 字节,那 么下一个数据报的 sq 就应该是 21。当建立一个新的连接时,SYN 标志变为 1,顺序号字段包含由这个主机选择的 该连接的初始顺序号 ISN。

确认序号:4 个字节,包含发送确认的一端所期待收到的下一个顺序号。因此,确认序号应该是上次已经成功收到数据字节顺序号加 1 。比如我们收到的一个数据报的 sq = 0 ,数据报内容为 20 字节,那么我们的 ack(确认序号) 应该是 21 ,用来表明 sq=0 ,内容为 20 字节的数据报已经收到,接下来期望收到的是 sq=21 的数据报。只有 ACK 标志为 1 时确认序号字段才有效。

报文长度:4 位,给出报头中 32 bit 字的数目,需要这个值是因为任选字段的长度是可变的,这个字段占 4 bit,即 TCP 最多有 60 (15*4) 字节的首部。

保留区:6 位,保留给将来使用,目前必须置为 0 。

控制位:6位,控制位包括

URG:为 1 表示紧急指针有效,为 0 则忽略紧急指针值。

ACK:为 1 表示确认号有效,为 0 表示报文中不包含确认信息,忽略确认号字段。

PSH:为 1 表示是带有 PUSH 标志的数据,表示发送端缓存中已经没有待发送的数据,指示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满。

RST:用于复位由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。它还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。一般情况下,如果收到一个 RST 为 1 的报文,那么一定发生了某些问题。

SYN:同步序号,为 1 表示连接请求,用于建立连接和使顺序号同步。

FIN:用于释放连接,为 1 表示发送方已经没有数据发送了,即关闭本方数据流。

窗口大小:2 个字节,表示从确认号开始,本报文的源方可以接收的字节数,即源方接收窗口的大小。窗口大小是一个 16 bit 字段,因而窗口大小最大为 2^16-1 。

校验和:2 个字节,对整个的 TCP 报文段(包括 TCP 头部和 TCP 数据以及伪报文头)进行校验和计算。这是一个强制性的字段,要求由发送方计算和存储,并由接收端进行验证(接收端要与发送端数值结果完全一样,才能证明数据是有效的)。

紧急指针:2 个字节,是一个正的偏移量,和顺序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP 的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式,只有当 URG 标志置为 1 时紧急指针才有效。

选项:n*4 字节,常见的可选字段是最长报文大小 MSS(Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段 (为建立连接而设置 SYN 标志的那个段) 中指明这个选项,它指明本端所能接收的最大长度的报文段。选项长度不一定是 32 位字的整数倍,所以需要添加填充位,使得报文长度为 32 位字的整数倍。

数据:不定长度,为上层协议封装好的数据

4.UDP报头:

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用户数据报UDP有两个字段:数据字段和首部字段。首部字段很简单,只有8个字节,有四个字段组成,每个字段的长度都是两个字节。各字段意义如下:

(1)源端口 ? ? ?源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可全用0。

(2)目的端口 ? ? ? 目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到。

(3)长度 ? ? ?UDP用户数据报的长度,其最小值是8(仅有首部)。

(4)校验和 ? ? 校验UDP用户数据报在传输中是否有错,有错就丢弃。
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三次握手,四次挥手:

三次握手:

(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
????? ? (2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
????? ? (3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

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四次挥手机制

(1) TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送

(2) 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。

(3) 服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。

(4) 客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。

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加:2021-10-23 12:49:51  更:2021-10-23 12:51:31 
 
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