Preamble Ethernet packet Data FCS

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1 Preamble Ethernet. packet Data FCS Destination Address Source Address EtherType Data ::: Preamble. bytes. Destination Address. bytes. The address(es) are specified for a unicast, multicast (subgroup), or broadcast (an entire group). Source Address. bytes. The address is for a unicast (single computer or device). EtherType. bits. Which upper layer protocol will utilized the Ethernet frame. Data. variable, - bytes. FCS, Frame Check Sequence. bytes. Error checking with a Cycle Redundancy Check (CRC) value

2 Value EtherTypes x x x xb xf x IP. ARP, Address Resolution Protocol. RARP, Reverse Address Resolution Protocol. AppleTalk. AppleTalk ARP. NetWare IPX/SPX.

3 MAC header IP header Data ::: Version IHL TOS Total length Identification Flags Fragment offset TTL Protocol Header checksum Source IP address Destination IP address Options and padding :::

4 Version : IP 版本 (v/v) Header Length : IP header 長度 Type of Service : 傳送品質的要求 Bits - : Precedence. ~. 資料傳送的優先順序 Bits : =Normal Delay, =Low Delay Bits : =Normal Throughput, =High Throughput Bits : =Normal Reliability =High Reliability Bits - : reserved Total Length : 本 segment 的大小 Identifier : 提供 segment 被 fragment 後的識別號碼

5 Flags : 關於 fragment 的控制 位元 : 保留 位元 : 表示可以 fragment, 表示不可 fragment 位元 : 表示是最後一個 fragment, 表示後面還有資料 Fragmented Offset : 表示分割後的 fragment 在原來 segment 中的相對位置, 以 個位元組為 offset 的單位 Time to Live : segment 在網路中保留的時間 Protocol : IP 上一層的網路協定 Header Checksum : IP header checksum Source Address : Source IP address Destination Address : Destination IP address Options : Segment 測試或除錯之用 Padding : 使 header 長度以 個位元結束

6 為每個 segment 編上序號, 可以利用序號調整亂掉的 segment 接收端的確認回應 (ACK), 總和檢查碼 (Checksum), 計時器 (Timer) 的配合使用, 提供穩定的服務品質 利用 Window Control 控制資料流量 因為 ACK 機制, 故傳輸速度受 RTT 影響極大, 接近反比關係

7 MAC header IP header TCP header Data ::: Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledgment Number Data Offset reserve d ECN Control Bits Window Checksum Urgent Pointer Options and padding ::: Data :::

8 Sequence Number : The sequence number of the first data byte in this segment. If the SYN bit is set, the sequence number is the initial sequence number and the first data byte is initial sequence number +. Acknowledgment Number : If the ACK bit is set, this field contains the value of the next sequence number the sender of the segment is expecting to receive. Once a connection is established this is always sent Data Offset : TCP Header 的長度, 以 DWord(bits) 的數量表示 Reserved : 保留給未來使用 ECN: : Explicit Congestion Notification Control Bits : 由 個 bits 所組成, 控制資料的傳輸與連結 URG : 緊急指標 ACK : 如果設定, 表示此封包有一個回應 PSH : push function RST : 重設連結 SYN : 建立順序號碼 FIN : 傳送資料到此為止 Window Size:The window size is used to record how many bytes of buffer space the host has available for receiving data. the maximum window size is, bytes.

9 Three-Way Handshack 發送 SYN 序列號碼 (SEQ) 為 連結建立收到 SYN 並回應控制訊號 回應號碼 (ACK) 為 序列號碼 (SEQ) 為 發送資料 Client Server 收到 SYN 發送 SYN 序列號碼 (SEQ) 為 回應號碼 (ACK) 為 + 連結建立 回應 " 已收到資料 "

10 UDP Header (User Datagram Protocol) MAC header IP header UDP header Data ::: Source Port Destination Port Length Checksum Data :::

11 Source Port : 來源端通訊埠號碼 Destination Port : 發送端通訊埠號碼 UDP Length : 整個資料段的長度 Checksum : 選擇性的選項

12 MAC header ARP header Data ::: Hardware type Hardware address length Protocol address length Protocol type Opcode Source hardware address ::: Source protocol address ::: Destination hardware address ::: Destination protocol address ::: Data :::

13 Val Hardware Type Ethernet. Experimental Ethernet. Amateur Radio AX.. Proteon ProNET Token Ring. Chaos. IEEE. ARCNET. Hyperchannel. Lanstar. Autonet Short Address. LocalTalk. LocalNet (IBM PCNet or SYTEK LocalNET). Ultra link. SMDS. Frame Relay. ATM, Asynchronous Transmission Mode. HDLC. Fibre Channel. ATM, Asynchronous Transmission Mode. Value Ptotocol Type x IP. Value OPCode References Request. RFC Reply. RFC, RFC Request Reverse. RFC Reply Reverse. RFC DRARP Request. RFC DRARP Reply. RFC DRARP Error. RFC InARP Request. RFC InARP Reply. RFC ARP NAK. RFC

14 MAC header RARP packet Hardware type Protocol type Hardware address length Protocol address length Opcode Source hardware address ::: Source protocol address ::: Destination hardware address ::: Destination protocol address :::

15 錯誤偵測與回報機制 偵測遠端主機是否存在 建立及維護路由資料 重導資料傳送路徑 資料流量控制

16 MAC header IP header ICMP header Data ::: Type Code ICMP header checksum Data :::

17 TYPE 名稱 代表意思 Echo Reply 是一個回應信息 Destination Unreachable 表示目的地不可到達 Source Quench 當 router 負載過時,用來竭止來源繼續發送訊息 Redirect 用來重新導向路由路徑 Echo Request 請求回應訊息 Time Exceeded for a Datagram 當資料封包在某些路由現象中逾時,告知來源該封包已被忽略忽略 Parameter Problem on a Datagram Timestamp Request 當一個 ICMP 封包重複著之前的錯誤時,會回覆來源主機關於參數錯誤的訊息 要求對方送出時間訊息,用以計算路由時間的差異,以滿足同步性協定的要求 Timestamp Replay 此訊息純粹是回應 Timestamp Request 用的 Information Request 在 RARP 協定應用之前,此訊息是用來在開機時取得網路信息 Information Reply 用以回應 Information Request 訊息 Address Mask Request 這訊息是用來查詢子網路 mask 設定信息 Address Mask Reply 回應子網路 mask 查詢訊息的

18 甲 ping 乙 甲送出 ICMP type (Echo-Request) 給乙 沿路所有設備都沒過濾 ICMP type 封包 沿路所有設備都沒搞丟這封包 乙收到且願意回答 乙回送 ICMP type (Echo-Reply) 給甲 沿路所有設備都沒過濾 ICMP type 封包 沿路所有設備都沒搞丟這封包 Linux: echo "" > /proc/sys/net/ipv/icmp_echo_ignore_all

19 ICMP 型 :Microsoft 用 ICMP 實作 traceroute 起點發送 ICMP Echo-Request (type ) TTL = to N, 每次 + 沿路設備回覆 ICMP Time-Exceeded (type ) 終點回覆 ICMP Echo-Reply UDP 型 : 大部分皆為此型 起點發送 UDP,Port 指定高段數字 (>) TTL = to N, 每次 + 沿路設備回覆 ICMP Time-Exceeded (type ) 終點回覆 ICMP Unreachable (type, code )