深入解析数据包处理过程：从以太网驱动到应用层协议的完整流程

深入解析数据包处理过程：从以太网驱动到应用层协议的完整流程

1。目标主机接收数据包并处理每层协议堆栈的过程最终到达应用程序。

以太网驱动程序首先根据以太网标头中的“上限协议”字段确定数据框架的有效载荷是IP，ARP还是RARP协议，然后提交数据框架的数据报。处理相应的协议。如果是IP数据报，则IP协议将基于IP标头中的“上层协议”字段确定数据报的有效载荷是TCP，UDP，ICMP或IGMP，然后将其交给相应的协议以进行处理。如果是TCP段或UDP段，则TCP或UDP协议确定应根据TCP标头或UDP标头的“端口号”字段将应用程序层数据移交到哪个用户过程。 IP地址是标识网络中不同主机的地址，端口号是标识同一主机上不同过程的地址。 IP地址和端口号一起确定网络中的唯一过程。

请注意，尽管IP，ARP和RARP数据报都要求以太网驱动程序将驱动程序封装成框架，但从功能部门，ARP和RARP属于链接层，IP属于网络层。尽管ICMP，IGMP，TCP和UDP的数据都需要将IP协议封装在数据报中，但就函数，ICMP，IGMP和IP而言，TCP和UDP属于运输层。

2。以太网框架格式

源和目标地址是指网卡的硬件地址（也称为MAC地址）。长度为48位，当网卡离开工厂时，固化。使用ifconfig命令来查看它，“ hwaddr 00：15：f2：14：9e：3f”部分是硬件地址。协议字段有三个值，与IP，ARP和RARP相对应。框架的末端是CRC检查代码。

以太网帧中的数据长度指定为至少46个字节，最大值为1500个字节。 ARP和RARP数据包的长度不足以成为46个字节，因此稍后必须填写位。 1500的最大值称为以太网的最大传输单元（MTU）。不同的网络类型具有不同的MTU。如果将数据包从以太网路由到拨号链接，并且数据包长度大于拨号链接的MTU，则数据数据包需要分散。 IFCONFIG命令的输出还包含“ MTU：1500”。请注意，MTU的概念是指数据框中有效载荷的最大长度，而不包括框架标头的长度。

3。ARP数据报格

在网络通信期间，源主机的应用知道目标主机的IP地址和端口号，但不知道目标主机的硬件地址。数据包首先是通过网卡接收的，然后处理上层协议。如果接收到的数据包是目标主机的硬件地址不匹配本地计算机，则将直接丢弃。在通信之前，必须获得目标主机的硬件地址。这就是ARP的作用。

请注意，源MAC地址和目标MAC地址一次出现在以太网标题和ARP请求中，这对于链接层是以太网的情况是不必要的，但是如果链接层是另一种类型的网络，则可能是必要的。 。硬件类型是指链接层网络类型，1是以太网，协议类型是指要转换的地址类型，0x0800是IP地址。最后两个地址长度分别为以太网地址和IP地址的6和4（字节）。 1的OP字段表示ARP请求，而OP字段为2表示ARP答复。

如果源和目标主机不在同一网络段，则ARP要求的广播框架无法通过路由器。在跨网络段访问时，当发现目标地址不是此网络段的IP时，数据包将发送到网关进行处理（通常是路由器完成的网关），并且路由器将使用它的路由功能与路由IP。到达目标网络段后，请使用ARP解析目标网络段中目标主机的MAC地址以实现通信。

4。IP数据报格式

IP数据报的标头长度和数据长度是可变长度的，但始终是4个字节的整数倍数。对于IPv4，4位版本字段为4。4位标头长度的值为4个字节，最小值为5，这意味着最小标头长度为4x5 = 20个字节，这意味着没有任何选项的4位标头长度不可用的最大值可以用4位表示的最大值为15，这意味着标题的最大长度为60字节。

8位TOS字段有3个位来指定IP数据报的优先级（当前被放弃），以及4位用于表示可选服务类型（最小延迟，最大输出，最大可靠性，最低可靠性，最低成本），并且有一些位总是0。

总长度是整个数据报的字节数（包括IP标头和IP层有效负载）。每个IP数据报都会传输，并将16位标识符添加到1中，可用于碎片和重新组装数据报。 3位标志和13位切片偏移用于分片。

TTL（直播的时间）是这样的：源主机为数据包设置了一个生存时间，例如64，每次路由器通过时，都会将值降低1。如果将其降低到0，则意味着该值路线太长，仍然找不到。当它到达目标主机的网络时，数据包被丢弃，因此生存时间不是秒，而是跳。协议字段指示上层协议是TCP，UDP，ICMP还是IGMP。然后是校验和，它仅检查IP标头，并且数据验证由高级协议处理。 IPv4的IP地址长度为32位。省略了选项字段的说明。