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2011.09

一般來說，網(wǎng)絡(luò)編程我們只需要調(diào)用一些封裝好的函數(shù)或者組件就能完成大部分的工作，但是一些特殊的情況下，就需要深入的理解

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，以及協(xié)議分析。如：網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，故障排查等……

IP包是不安全的，但是它是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，在各方面都有廣泛的應(yīng)用。由IP協(xié)議衍生的協(xié)議族有10數(shù)種（據(jù)我所知），以后還會出現(xiàn)

更多的基于IP的協(xié)議…

先從實際出發(fā)吧！

一般我們在談上網(wǎng)速度的時候，專業(yè)上用帶寬來描述，其實無論說網(wǎng)速或者帶寬都是不準(zhǔn)確的，呵呵。比如：1兆，512K……

有些在學(xué)校的學(xué)生，也許會有疑問，明明我的業(yè)務(wù)是1M，為什么下載速度到100K就飆不上去了？512K的為什么50多K就封頂了？…

這里所說的1M是指1Mbps = 1 Million Bits Per Second，也就是1M比特每秒，即一秒鐘傳輸1048576個二進制位。我們知道一個字節(jié)

是8個二進制位。

好，又來問題了。即便這樣子，1M=1048756÷8=131072÷1024=128K。那也應(yīng)該有128K啊，為什么下載速度還是很少到120K，

110K都謝天謝地了?？赐瓯疚?，你的帳就對了……

IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：

如圖，一個刻度表示1個二進制位（比特）。

1-1.版本4位，表示版本號，目前最廣泛的是4=B1000，即常說的IPv4；相信IPv6以后會廣泛應(yīng)用，它能給世界上每個紐扣都分配

       一個IP地址。

1-2.頭長4位，數(shù)據(jù)包頭部長度。它表示數(shù)據(jù)包頭部包括多少個32位長整型，也就是多少個4字節(jié)的數(shù)據(jù)。無選項則為5（紅色部分）。

1-3.服務(wù)類型，包括8個二進制位，每個位的意義如下：

       過程字段：3位，設(shè)置了數(shù)據(jù)包的重要性，取值越大數(shù)據(jù)越重要，取值范圍為：0（正常）~ 7（網(wǎng)絡(luò)控制）

       延遲字段：1位，取值：0（正常）、1（期特低的延遲）

       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）

       保留字段：1位 ，未使用

1-4.包裹總長16位，當(dāng)前數(shù)據(jù)包的總長度，單位是字節(jié)。當(dāng)然最大只能是65535，及64KB。

2-1.重組標(biāo)識16位，發(fā)送主機賦予的標(biāo)識，以便接收方進行分片重組。

2-2.標(biāo)志3位，他們各自的意義如下：

       保留段位(2)：1位，未使用

       不分段位(1)：1位，取值：0（允許數(shù)據(jù)報分段）、1（數(shù)據(jù)報不能分段）

       更多段位(0)：1位，取值：0（數(shù)據(jù)包后面沒有包，該包為最后的包）、1（數(shù)據(jù)包后面有更多的包）

2-3.段偏移量13位，與更多段位組合，幫助接收方組合分段的報文，以字節(jié)為單位。

3-1.生存時間8位，經(jīng)常ping命令看到的TTL（Time To Live）就是這個，每經(jīng)過一個路由器，該值就減一，到零丟棄。

3-2.協(xié)議代碼8位，表明使用該包裹的上層協(xié)議，如TCP=6，ICMP=1，UDP=17等。

3-3.頭檢驗和16位，是IPv4數(shù)據(jù)包頭部的校驗和。

4-1.源始地址，32位4字節(jié)，我們?？吹降腎P是將每個字節(jié)用點（.）分開，如此而已。

5-1.目的地址，32位，同上。

6-1.可選選項，主要是給一些特殊的情況使用，往往安全路由會當(dāng)作攻擊而過濾掉，普聯(lián)（TP_LINK）的TL-ER5110路由就能這么做。

7-1.用戶數(shù)據(jù)。

TCP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：

1-1.源始端口16位，范圍當(dāng)然是0-65535啦。

1-2.目的端口，同上。

2-1.數(shù)據(jù)序號32位，TCP為發(fā)送的每個字節(jié)都編一個號碼，這里存儲當(dāng)前數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)第一個字節(jié)的序號。

3-1.確認(rèn)序號32位，為了安全，TCP告訴接受者希望他下次接到數(shù)據(jù)包的第一個字節(jié)的序號。

4-1.偏移4位，類似IP，表明數(shù)據(jù)距包頭有多少個32位。

4-2.保留6位，未使用，應(yīng)置零。

4-3.緊急比特URG—當(dāng)URG＝1時，表明緊急指針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送(相當(dāng)于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù))。

4-3.確認(rèn)比特ACK—只有當(dāng)ACK＝1時確認(rèn)號字段才有效。當(dāng)ACK＝0時，確認(rèn)號無效。參考TCP三次握手

4-4.復(fù)位比特RST(Reset) —當(dāng)RST＝1時，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯（如由于主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新

       建立運輸連接。參考TCP三次握手

4-5.同步比特SYN—同步比特SYN置為1，就表示這是一個連接請求或連接接受報文。參考TCP三次握手

4-6.終止比特FIN(FINal)—用來釋放一個連接。當(dāng)FIN＝1時，表明此報文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接。

4-7.窗口字段16位，窗口字段用來控制對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP連接的一端根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己的接收窗口

       大小，然后通知對方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。

5-1.包校驗和16位，包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計算檢驗和時，要在TCP報文段的前面加上12字節(jié)的偽首部。

5-2.緊急指針16位，緊急指針指出在本報文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號。

6-1.可選選項24位，類似IP，是可選選項。

6-2.填充8位，使選項湊足32位。

7-1.用戶數(shù)據(jù)……

可以看出，每個IP包至少要20字節(jié)的頭部長度，這些與下載內(nèi)容無關(guān)，加上目前多數(shù)傳輸，包括http協(xié)議（就是IE直接下載），都是基于

TCP協(xié)議的，所以IP包裹還要從用戶數(shù)據(jù)中扣除20字節(jié)的TCP包頭，這里已經(jīng)是40字節(jié)，加上其他程序的連接，狀態(tài)確認(rèn)等等包裹，因

而算出來要比理論值要小。

另外網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（包括穩(wěn)定因素和傳輸節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)率）也是影響下載速度的重要原因……

呵呵，好了，就這么多吧！