以太网数据格式与各种报文格式
     一、数据封装
      当我们应用程序用TCP传输数据的时候，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层，知道最后到物理层数据转换成比特流，送入网络。而再这个过程中，每一层都会对要发送的数据加一些首部信息。整个过程如下图。

       如图可以看出，每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的，其中每一层的数据 ，称为本层的协议数据单元  ，即PDU.
       应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为 Segment(数据段 )，图示为TCP段
       传输层的数据（TCP段）传给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包); 图示为IP数据包
       网络层数据报（IP数据包）被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧)，图示为以太网帧。
       最后,帧被转换为比特,通过网络介质传输。这种协议栈逐层向下传递数据,并添加报头和报尾的过程称为封装。
二、数据格式
       需要注意的是，这里所说的以太网帧，与我们常说的以太网是不一样的。下面我们就来
介绍每一层数据的 首部信息 内容。
       首先我们知道世界上有个协会叫作IEEE，即电子工程师协会，里面有个分会，叫作IEEE802委员会，是专门来制定局域网各种标准的。而802下面还有个分部，叫作802.3.就是我们经常提到的 IEEE802.3，这个部门制定的规范叫以太网规范，这个以太网规范中就定义了上面提到的“以太网首部”，这个以太网规范，实际只定义了数据链路层中的MAC层和物理层规范。（注意数据链路层包括MAC子层和LLC子层两个子层，而LLC子层是在IEEE802.2中规范的）。
以太网帧格式：
        以太网常用帧格式有两种，一种是Ethernet II，另一种是IEEE 802.3 格式。这两种格式区别是：Ethernet II中包含一个Type字 段,。其中Type字段描述了，以太网首部 后面所跟数据包的类型，例如Type为0x8000时为IP协议包，Type为8060时，后面为ARP协议包。以太网中多数数据帧使用的是Ethernet II帧格式。
  Ethernet II帧格式：

       
     前导码：Ethernet II是由8个8‘b10101010构成，IEEE802.3由7个8‘b10101010+1个字节SFD..
     目的地址：目的设备的MAC物理地址。
     源 地址 ：发送设备的MAC物理地址。
     类型(Ethernet II)：以太网首部 后面所跟数据包的类型，例如Type为0x8000时为IP协议包，Type为8060时，后面为ARP协议包。
     长度(IEEE802.3)：当长度小于1500时，说明该帧为IEEE802.3帧格式，大于1500时，说明该帧为Ethernet II帧格式。
     数据：数据长度最小为46字节，不足46字节时，填充至46字节。因为最小帧长度是64字节，所以，46+6+6+2+4=64。（不算前导码）
     FCS: 就是CRC校验值
     以太网首部：
IP数据报格式【每行32位】：
首
部
固定部分
0-3
4-7
8-11
12-15
16-19
20-23
24-27
28-31
版本
首部长度
区分服务
IP数据报总长度
标识
标志
片偏移
生存周期TTL
协议号
首部校验和
源IP地址
目的IP地址
tcp ip协议中
可选字段（长度可变）
填充域
数据部分
IP数据报总长度：首部+数据部分
以字节为单位，16bit最大值 ，所以一个IP数据报最大为65535字节。当数据部分超过1500字节时，会被分片处理后转发。
IP数据报首部以4字节为单位，最大值1111，则首部最大为15*4=60字节，默认20字节。首部由两部分组成，其中固定部分为可选字段之前的5行即20字节，可选字段长度为4字节的整数倍，最大值为60-20=40字节。
版本：IP协议版本。IPV4：0100  IPV6：0110
首部长度：最大60字节，默认20字节。
服务类型：前3位为优先字段权，现在已经被忽略。接着4位用来表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。
总长度：整个IP报的长度，单位为字节，最大65535字节。
标识：长度16bit，对属于同一个数据报的各个分片进行标识。
标志：长度3bit，第二个bit位表示DF字段：DF=0：数据报可以进行分片，DF=1：数据报不
可以进行分片。第三个bit位表示MF字段：MF=0:当前分片是最后一个分片,MF=1:当前分片不是最后一个分片。
片偏移：13bit，表示各个分片的编号。其数值等于每个分片第一个数据字节编号除8。
生存周期TTL：长度8bit，最大255。封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量，比如初始值设置为32，则每通过一个路由器处理就会被减一，当这个值为0的时候就会丢掉这个包，并用ICMP消息通知源主机。
协议号：定义了数据的协议，分别为：TCP、UDP、ICMP和IGMP。
定义为：
＃define PROTOCOL_TCP    0x06
＃define PROTOCOL_UDP    0x11
＃define PROTOCOL_ICMP  0x06
＃define PROTOCOL_IGMP  0x06
首部校验和：采用CRC-16循环冗余校验码。校验的首先将该字段设置为0，然后将IP头的每16位进行二进制取反求和，将结果保存在校验和字段。
源IP地址：将IP地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每4个字节首尾互换，将2、3字节互换。
目的IP地址：转换方法和来源IP地址一样。
在网络协议中，IP是面向非连接的，所谓的非连接就是传递数据的时候，不检测网络是否连通。所以是不可靠的数据报协议，IP协议主要负责在主机之间寻址和选择数据包路由。
ICMP协议的头结构：
类型（8位）
代码（8位）
校验和（8位）
类型或者代码
类型：一个8位类型字段，表示ICMP数据包类型。（2）代码：一个8位代码域，表示指定类型中的一个功能。如果一个类型中只有一种功能，代码域置为0。（3）检验和：数据包中IC
MP部分上的一个16位检验和。
TCP协议的头结构：
来源端口（2字节）
目的端口（2字节）
序号（4字节）
确认序号（4字节）
头长度（4位）
保留（6位）
URG
ACK
PSH
RST
SYN
PIN
窗口大小（2字节）
校验和（16位）
紧急指针（16位）
选项（可选）
数据
TCP源端口（Source Port）：16位的源端口包含初始化通信的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。（2）TCP目的端口（Destination Port）：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
序列号（Sequence Number）：TCP连线发送方向接收方的封包顺序号。
确认序号（Acknowledge Number）：接收方回发的应答顺序号。
头长度（Header Length）：表示TCP头的双四字节数，如果转化为字节个数需要乘以4。
URG：是否使用紧急指针，0为不使用，1为使用。
ACK：请求/应答状态。0为请求，1为应答。
PSH：以最快的速度传输数据。
RST：连线复位，首先断开连接，然后重建。
SYN：同步连线序号，用来建立连线。
FIN：结束连线。如果FIN为0是结束连线请求，FIN为1表示结束连线。
窗口大小（Window）：目的机使用16位的域告诉源主机，它想收到的每个TCP数据段大小。
校验和（Check Sum）：这个校验和和IP的校验和有所不同，不仅对头数据进行校验还对封
包内容校验。
紧急指针（Urgent Pointer）：当URG为1的时候才有效。TCP的紧急方式是发送紧急数据的一种方式。
UDP协议的头结构：
源端口（2字节）
目的端口（2字节）
封报长度（2字节）
校验和（2字节）
数据
源端口（Source Port）：16位的源端口域包含初始化通信的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。（2）目的端口（Destination Port）：6位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。（3）封包长度（Length）：UDP头和数据的总长度。（4）校验和（Check Sum）：和TCP和校验和一样，不仅对头数据进行校验，还对包的内容进行校验。

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