网络协议到底长什么样？从二进制视角看 TCP/IP

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在网络世界里，“协议”（Protocol）的本质就是一份通信双方共同遵守的约定。这就好比两个人对话，必须约定好都讲普通话，才能互相理解。

在计算机中，这份“约定”体现为数据在内存中的排列格式。发送方把数据按格式“打包”，接收方按格式“拆包”。如果格式对不上（比如你发了 TCP 包，我却按 UDP 规则去读），通信就会失败。

一、 协议的“样貌”：C 语言结构体

笔记中提到了 TCP、UDP 和 IP 的报文结构，这些结构在操作系统内核源码中，通常是用 C 语言的struct（结构体）来定义的。让我们把笔记中的文字描述转化为代码：

1. TCP 报头 (20 字节 + 选项)

TCP 是面向连接的可靠传输协议。它的头部非常复杂，因为它要管的事情很多（排序、确认、流控）。

// Linux 内核风格的 TCP 头部定义示意structtcp_header{unsignedshortsource_port;// 16位源端口unsignedshortdest_port;// 16位目的端口unsignedintseq_num;// 32位序号unsignedintack_num;// 32位确认序号// 4位首部长度 + 保留位 + 标志位 (共16位)// 这里用位域表示unsignedshortheader_len:4,reserved:6,flags:6;unsignedshortwindow;// 16位窗口大小unsignedshortchecksum;// 16位校验和unsignedshorturg_ptr;// 16位紧急指针};

2. UDP 报头 (仅 8 字节)

UDP 是无连接的，主打一个“快”字。它的头部极其精简，只有 4 个字段。

structudp_header{unsignedshortsource_port;// 16位源端口unsignedshortdest_port;// 16位目的端口unsignedshortlength;// 16位长度 (含头部+数据)unsignedshortchecksum;// 16位校验和};

3. IP 报头 (20 字节 + 选项)

IP 负责寻址和路由。它包含了源 IP 和目的 IP，就像快递单上的发件人和收件人。

structip_header{unsignedcharver_ihl;// 4位版本 + 4位首部长度unsignedchartos;// 8位服务类型unsignedshorttotal_len