帧头，TCP，UDP，IP头部（ARP协议）

• 首先先介绍MAC中帧头：

接下来是IP头部。

typedef struct _IP_HEADER 
{
 char m_cVersionAndHeaderLen;     　　//版本信息(前4位)，头长度(后4位)
 char m_cTypeOfService;      　　　　　 // 服务类型8位
 short m_sTotalLenOfPacket;    　　　　//数据包长度
 short m_sPacketID;      　　　　　　　 //数据包标识
 short m_sSliceinfo;      　　　　　　　  //分片使用
 char m_cTTL;        　　　　　　　　　　//存活时间
 char m_cTypeOfProtocol;    　　　　　 //协议类型
 short m_sCheckSum;      　　　　　　 //校验和（用来检查IP的头部）
 unsigned int m_uiSourIp;     　　　　　//源ip
 unsigned int m_uiDestIp;     　　　　　//目的ip    以上源IP和目的IP基本上是不会变的，除非使用NAT技术。
} __attribute__((packed))IP_HEADER, *PIP_HEADER ;

• 接下来是TCP的头部。

因为TCP是面向连接的有确认的协议，所以需要一些序号，确认序号，窗口等字段。

typedef struct _TCP_HEADER 
{
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口号16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口号16bit
 unsigned int m_uiSequNum;       　　// 序列号32bit
 unsigned int m_uiAcknowledgeNum;  // 确认号32bit
 short m_sHeaderLenAndFlag;      　　// 前4位：TCP头长度；中6位：保留；后6位：标志位
 short m_sWindowSize;       　　　　　// 窗口大小16bit，表示想收到的每个TCP数据段的大小。
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bit （根据内容计算的，要与IP头部中的校验和区别出来）
 short m_surgentPointer;      　　　　 // 紧急数据偏移量16bit
}__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;

PSH：立即传输，不允许有延迟等待（为了不浪费网络资源，当需要发送ACK确认的时候，将延迟等待有数据的数据包，捎带确认。）。

• 接下来是UDP头部。

因为UDP是不面向连接的，所以不需要有窗口大小，序号等字段。只需要有简单的端口号与数据以及检查字段。

typedef struct _UDP_HEADER 
{
 unsigned short m_usSourPort;    　　　// 源端口号16bit
 unsigned short m_usDestPort;    　　　// 目的端口号16bit
 unsigned short m_usLength;    　　　　// 数据包长度16bit
 unsigned short m_usCheckSum;    　　// 校验和16bit
}__attribute__((packed))UDP_HEADER, *PUDP_HEADER;

注意：

• 为什么ip头部中是有目标ip地址，而TCP和UDP中只有目标端口？

首先先明白两个定义：

1. TSAP：Transport Service Access Point传输服务访问点。（传输层的端口）
2. NSAP：Network Service Access Point网络服务访问点。（网络层的IP）

应用进程可以将自己关联到一个本地的TSAP上，以便与一个远程TSAP建立连接，这些连接运行在每台主机的NSAP上，在有些网络上，每台计算机只有一个NSAP，但是可以有多个传输端点共享此NSAP，因此需要某种方法来区分这些传输节点。所以在IP的头部只需要说明IP地址，但是在TCP或者UDP中需要说明端口。

• 在上层传输都是通过ip地址来传，但是在数据链路层都是根据MAC地址来传输的，那么如何从ip地址转换到MAC地址的呢？

这就是要使用到ARP协议了。ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，根据IP地址来取得物理MAC地址的一个TCP/IP协议。

下面用一个流程来说明ARP的流程。

主机A：192.168.1.1                MAC_A：OA-11-22-33-44-01

主机B：192.168.1.2                MAC_B：OA-11-22-33-44-02

当主机A需要与主机B通信时，ARP可以将主机B的IP地址解析成主机B的MAC地址。

1. 根据主机A上的路由表内容，IP用于确定访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2.然后主机A在自己本地的ARP缓存中检查B的匹配MAC地址。
2. 若找不到，则它将询问192.168.1.2的硬件地址。所以主机A会发送ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机，A的ip地址和MAC地址都包括在该ARP请求中，本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP匹配，若不匹配则丢弃ARP请求。
3. 主机B确定ARP请求中的ip与自己的ip匹配，则将A的ip与mac地址映射添加到自己本地的ARP中。
4. 主机B将包含MAC地址的ARP回复消息直接发送给A。
5. A收到B发来的ARP回复消息时，会用主机B的ip地址和MAC映射更新ARP缓存，本地缓存是有生命周期的，生命周期结束后，将再次重复上述过程，B的mac地址一旦确定，A就向B发送IP通信了。