一、MAC帧头定义
 
MAC帧是数据帧的一种。而所谓数据帧，就是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头，数据部分，帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含网络层传下来的数据，比如ip数据包。
 
目前，有四种不同格式的以太网帧在使用，它们分别是：
 
Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。Cisco名称为：ARPA。
 Ethernet 802.3 raw：Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。Cisco名称为：Novell-Ether。
 Ethernet 802.3 SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SAP。
 Ethernet 802.3 SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet 802.3的SNAP版本以太网帧格式。Cisco名称为：SNAP。
 Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节为包类型，而后者定义的2字节为的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式了。如果值大于 1500（0x05DC），说明是以太网类型字段，EthernetII 帧格式。如果值小于等于1500，说明是长度字段，IEEE802.3 帧格式。因此类型字段值最小的是 0x0600。而长度最大为 1500。
 
   MAC层要求定界字符之后的内容要在64字节到1518个字节之间，其中包括14字节的目标和源MAC，4字节的CRC32值。并且报文帧之间的传递间隔要大于9.6us。
 
 
总体来看：8字节（前导码+帧开始标记位）+14字节（源宿MAC地址+上层协议类型）+IP数据包（46——1500字节）+4字节（校验和）
 
类型字段 （2个字节）： 用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议；数据字段 （46-1500）： 正式名称是MAC客户数据字段最小长度64 字节-18字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度；FCS字段 （4 字节）：当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的MAC帧长不小于64 字节；在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节，是前同步码，用来迅速实现 MAC帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC帧。
 
/*数据帧定义，头14个字节，尾4个字节*/
 typedef struct _MAC_FRAME_HEADER
 {
  char m_cDstMacAddress[6];    //目的mac地址
  char m_cSrcMacAddress[6];    //源mac地址
  short m_cType;       　　　　　//上一层协议类型，如0x0800代表上一层是IP协议，0x0806为arp
 }__attribute__((packed))MAC_FRAME_HEADER,*PMAC_FRAME_HEADER;
  
 typedef struct _MAC_FRAME_TAIL
 {
  unsigned int m_sCheckSum;    //数据帧尾校验和
 }__attribute__((packed))MAC_FRAME_TAIL, *PMAC_FRAME_TAIL;
 
二、IP头结构的定义
 

 /*IP头定义，共20个字节*/
 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
  unsigned int m_uiSourIp;     　　　　　//源ip
  unsigned int m_uiDestIp;     　　　　　//目的ip
 } __attribute__((packed))IP_HEADER, *PIP_HEADER ;
版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一般为IPv4，即0100。
 报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。因为头部长度不固定（Option可选部分不固定），所以需要标识该分组的头部长度多少，用4bit表示，以4byte为单位，取值范围：5-15，即20(5*4)-60(15*4)byte（其他字段也是类似的计算方式，因为bit位是不够表示该字段的值） 
服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protocol）可以根据这些字段的值进行路由决策。RFC2474的ToS取消了IP precedence字段而使用了DSCP，QoS里有描述，给QoS用来打标签。TOS字段历史：
总长度字段：占16比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位，含头长度）。最大长度为65535字节。可用总长度减去头部长度获得实际报文数据的长度，取值范围0-65535byte，链路只允许1500byte，所以一般都需要MTU分片 。
标志字段：占16比特。用来唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发一份报文，它的值会加1。通常与标记字段和分片偏移字段一起用于IP报文的分片。当原始报文大小超过MTU，那么就必须将原始数据进行分片。每个被分片的报文大小不得超过MTU，而这个字段还将在同一原始文件被分片的报文上打上相同的标记，以便接收设备可以识别出属于同一个报文的分片，“类似于进程号”，有时候电信会用他来识别流量是否是同一台主机（因为做了PAT后源ip都是一样的，鸡贼！）
 注意：Ethernet以太网跟802.3以太网有所区别，802.3是由IEEE指定的标准，比较复杂用的比较少，网卡一般两种都支持。IP数据包的MTU值在各种物理线路环境下对应的MTU取值：(注意：不包含帧头和尾)
 
标志位字段：占3比特。标志一份数据报是否要求分段。第1位没有被使用。第2位D是不分片位（DF），Do not fragment，顾名思义，不要分片，当DF位设置为1时，表示路由器不能对报文进行分片处理。第3位M表示还有后继分片（MF），More fragment，多分片，当路由器对报分进行分片时，除了最后一个分片的MF位设置为0外，其他所有分片的MF位均设置1，以便接收者直到收到MF位为0的分片为止
段偏移字段：占13比特。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。
生存期（TTL：Time to Live）字段：占8比特。用来设置数据报最多可以经过的路由器数。由发送数据的源主机设置，通常为32、64(win7)、128、255(linux)等。每经过一个路由器，其值减1，直到0时该数据报被丢弃。
协议字段：占8比特。指明IP层所封装的上层协议类型，如ICMP（1）、IGMP（2） 、TCP（6）、UDP（17）等。
 头部校验和字段：占16比特。内容是根据IP头部计算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个16比特进行二进制反码求和。（和ICMP、IGMP、TCP、UDP不同，IP不对头部后的数据进行校验）。
源IP地址、目标IP地址字段：各占32比特。用来标明发送IP数据报文的源主机地址和接收IP报文的目标主机地址。
可选项字段：占32比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是32比特的整数倍，如果不足，必须填充0以达到此长度要求。
 
三、TCP头结构定义
 

 /*TCP头定义，共20个字节*/
 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
  short m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bit
  short m_surgentPointer;      　　　　 // 紧急数据偏移量16bit
 }__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;
 /*TCP头中的选项数据部分定义
 
kind = 1表示 无操作NOP，无后面的部分
kind = 2表示 maximum segment，后面的Length就是maximum segment选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）
kind =  3表示 windows scale，后面的Length就是 windows scale选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）
kind =  4表示 SACK permitted    Length为2，没有内容部分
kind =  5表示这是一个SACK包     Length为2，没有内容部分
kind =  8表示时间戳，Length为10，含8个字节的时间戳
*/
 typedef struct _TCP_OPTIONS
 {
  char m_ckind;            //kind(8bit)
  char m_cLength;          //Length(8bit，整个选项的长度，包含前两部分)
  char m_cContext[32];     //内容(如果有的话)
 }__attribute__((packed))TCP_OPTIONS, *PTCP_OPTIONS;
源端口：源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
目的端口：端口指明接收方计算机上的应用程序接口。TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。
序号和确认号：是TCP可靠传输的关键部分。序号是本报文段发送的数据组的第一个字节的序号。在TCP传送的流中，每一个字节一个序号。e.g.一个报文段的序号为300，此报文段数据部分共有100字节，则下一个报文段的序号为400。所以序号确保了TCP传输的有序性。确认号，即ACK，指明下一个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确无误的收到。确认号只有当ACK标志为1时才有效。比如建立连接时，SYN报文的ACK标志位为0。
数据偏移／首部长度：4bits。由于首部可能含有可选项内容，因此TCP报头的长度是不确定的，报头不包含任何任选字段则长度为20字节，4位首部长度字段所能表示的最大值为1111，转化为10进制为15，15*32/8 = 60，故报头最大长度为60字节。首部长度也叫数据偏移，是因为首部长度实际上指示了数据区在报文段中的起始偏移值。
保留：为将来定义新的用途保留，现在一般置0。
控制位：URG  ACK  PSH  RST  SYN  FIN，共6个，每一个标志位表示一个控制功能。
 
 URG：紧急指针标志，为1时表示紧急指针有效，为0则忽略紧急指针。
 ACK：确认序号标志，为1时表示确认号有效，为0表示报文中不含确认信息，忽略确认号字段。
 PSH：push标志，为1表示是带有push标志的数据，指示接收方在接收到该报文段以后，应尽快将这个报文段交给应用程序，而不是在缓冲区排队。
 RST：重置连接标志，用于重置由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。或者用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。
 SYN：同步序号，用于建立连接过程，在连接请求中，SYN=1和ACK=0表示该数据段没有使用捎带的确认域，而连接应答捎带一个确认，即SYN=1和ACK=1。
 FIN：finish标志，用于释放连接，为1时表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。
窗口：滑动窗口大小，用来告知发送端接受端的缓存大小，以此控制发送端发送数据的速率，从而达到流量控制。窗口大小时一个16bit字段，因而窗口大小最大为65535。
校验和：奇偶校验，此校验和是对整个的 TCP 报文段，包括 TCP 头部和 TCP 数据，以 16 位字进行计算所得。由发送端计算和存储，并由接收端进行验证。
紧急指针：只有当 URG 标志置 1 时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和顺序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 TCP 的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。
选项和填充：最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS（Maximum Segment Size），每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志为1的那个段）中指明这个选项，它表示本端所能接受的最大报文段的长度。选项长度不一定是32位的整数倍，所以要加填充位，即在这个字段中加入额外的零，以保证TCP头是32的整数倍。
数据部分： TCP 报文段中的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有 TCP 首部。如果一方没有数据要发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。
 
四、UDP头结构的定义
 

 /*UDP头定义，共8个字节*/
 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;
 
端口号：用来表示发送和接受进程。由于 I P层已经把I P数据报分配给T C P或U D P（根据I P首部中协议字段值），因此T C P端口号由T C P来查看，而 U D P端口号由UDP来查看。T C P端口号与UDP端口号是相互独立的。
长度：UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为 8字节（发送一份0字节的UDP数据报是 O K）。
检验和：UDP检验和是一个端到端的检验和。它由发送端计算，然后由接收端验证。其目的是为了发现UDP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。整个UDP报文头和UDP所带的数据的校验和（也包括伪报文头）。伪报文头不包括在真正的UDP报文头中，但是它可以保证UDP数据被正确的主机收到了。因在校验和中加入了伪头标，故ICMP除能防止单纯数据差错之外，对IP分组也具有保护作用。

以太网帧帧头(协议标识)：
 IPv4 0x0800
 IPX 0x8137
 ARP 0x0806
 Pause Control 0x8808
 IPv6 0x86DD
 
其他通信协议常见的帧头帧尾：
 帧头：
 0x55AA
 0xEB90
 0x2222
 0xAAAA
 
帧尾：
 0x0D
 0x0D0A

以下是解决问题的代码，并且有了详细注释，希望对你有所帮助。
 欢迎在评论区一起讨论
 

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<stdlib.h>
  4 char *find(char *str,char *flag) //此函数形参分别接受被寻找字符串的首地址和帧头或帧尾字符串首地址
  5 {
  6     int s = strlen(str);//得出被寻找字符串的总长度
  7     int h = strlen(flag);//得出帧头或帧尾字符串的长度
  8     int i;
  9     for(i = 0; i < strlen(str); i++)//这里可以稍微优化一下'i < strlen(str) - strlen(flag) + 1'不过无伤大雅。。。
 10     {
 11         if(strncmp(str + i,flag,strlen(flag)) == 0)//调用了strncmp函数，其中后两个实参传入的是帧头或帧尾首地址和其长度，至于'str+i'就是寻找功能了，str是字符串首地址，每次加一直到找到相同字符串（结合strncmp函数的作用）
 12         {
 13             return str + i;//返回值就是帧在字符串中的地址
 14         }
 15     }
 16 }
 17 int main()
 18 {
 19     char *str;//字符串
 20     str = (char *)malloc(sizeof(char) * 128);//申请了128字节空间，malloc返回了空间首地址，并被str接收了，下同；
 21     char *head;//帧头
 22     head = (char *)malloc(sizeof(char) * 8);
 23     char *tail;//帧尾
 24     tail = (char *)malloc(sizeof(char) * 8);
 25     printf("请输入一串字符串（最大128位），帧头（最大8位），帧尾（最大8位）\n");
 26     scanf("%s%s%s",str,head,tail);
 27     char *h = find(str,head);//先找帧头
 28     if(NULL == h)//如果没找可以提示用户，下同
 29     {
 30         printf("没有找到帧头！\n");
 31     }
 32     char *t = find(str,tail);//再找帧尾
 33     if(NULL == t)
 34     {
 35         printf("没有找到帧尾！\n");
 36     }
 37 //  *(t + strlen(tail)) = '\0';//如果要将帧头和帧尾以及其中的字符串都输出要这么写，自然下面一行的代码就需要被删除或注释掉
 38     *t = '\0';//如果只要两帧之间的字符串，只需将帧尾首地址所指字符赋值为‘\0’即可
 39     printf("找到的字符串如下：\n");
 40     printf("%s\n",h + strlen(head));//这里没有包含帧头，如果要包含就需要将‘strlen(head)’去掉
 41 }

 
 

  
 如图所示，帧头包含了数据链路层协议针对使用的特定逻辑拓扑和介质指定的控制信息。
 
  
 
  

   帧控制信息对于每种协议均是唯一的。第 2 层协议使用它来提供通信环境所需的功能。
  
 
  

    
  
 
  

   典型帧头字段包括：
  
 
  

   帧首字段 — 表示帧的起始位置
  
 
  

   源地址和目的地址字段 — 表示介质上的源节点和目的节点
  
 
  

   优先级/服务质量字段 — 表示要处理的特殊通信服务类型
  
 
  

   类型字段 — 表示帧中包含的上层服务
  
 
  

   逻辑连接控制字段 — 用于在节点间建立逻辑连接
  
 
  

   物理链路控制字段 — 用于建立介质链路
  
 
  

   流量控制字段 — 用于开始和停止通过介质的流量
  
 
  

   拥塞控制字段 — 表示介质中的拥塞
  
 
  

    
  
 
  

   以上字段名称是作为示例列出的非特定字段。不同数据链路层协议可能使用其中的不同字段。由于数据链路层协议的目的和功能与特定拓扑和介质相关，因此必须研究每种协议以详细理解其帧结构。我们会在本课程中讨论各种协议，因而可了解更多有关帧结构的信息。
  
 
 
 
转载于:https://blog.51cto.com/07net01/572407