电子商务网站建设目的,wordpress 主题 激活,网站建设教程照片,东莞商城网站开发获取pdf#xff1a;密码7281专栏目录首页#xff1a;【专栏必读】考研湖科大教书匠计算机网络笔记导航 文章目录一#xff1a;IP数据报首部格式概述二#xff1a;各字段作用概述#xff08;1#xff09;版本#xff08;2#xff09;首部长度和可选字段#xff08;3密码7281专栏目录首页【专栏必读】考研湖科大教书匠计算机网络笔记导航 文章目录一IP数据报首部格式概述二各字段作用概述1版本2首部长度和可选字段3填充4区分服务5总长度A概述B首部长度和总长度字段区别6标识、标志和片偏移用于IP数据报分片AIP数据报分片B标识、标志和片偏移CIP数据报分片例子7生存时间A概述B作用8协议9首部校验和10源IP地址和目的IP地址三总结本节对应视频如下 【计算机网络微课堂有字幕无背景音乐版】IPv4数据报首部格式 一IP数据报首部格式概述
IP数据报首部格式一个IP分组由首部和数据载荷两部分组成。IP数据报首部由固定部分20B和可变部分最大40B
固定部分每个IP数据报首部所必须包含的部分可变部分用于增加IP数据报的功能
IP数据报常以32个比特为单位4B进行描述也即下图中的每一行其中每个小格子称之为字段或域每个字段或某些字段的组合用来表达IP协议的相关功能 二各字段作用概述
1版本
版本占4个比特表示IP协议的版本通信双方使用的IP协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4也即IPv4
2首部长度和可选字段
首部长度占4个比特表示IP数据报首部的长度该字段取值以4B为单位
最小十进制取值为5表示IP数据报首部只有20B的固定部分最大十进制取值为15表示IP数据报首部包含20B的固定部分和最大40B的可变部分
可选字段 占1B到40B不等用来支持排错、测量及安全等措施。可选字段增加了IP数据报的功能但这同时也使得IP数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理IP数据报的开销。实际上可选字段很少被使用
3填充
填充 用来确保首部长度应该是4B的整数倍使用全0进行填充
4区分服务
区分服务 占8个比特用来获得更好的服务。该字段在旧标准中叫作服务类型但实际上一直没有被使用过。1998年因特网工程任务组IETF把这个字段改名为区分服务。利用该字段的不同数值可提供不同等级的服务质量。只有在使用区分服务时该字段才起作用。一般情况下都不使用该字段
5总长度
A概述
总长度 占16个比特用来表示IP数据报的总长度首部数据载荷
最大取值为十进制的65535以字节为单位。在实际应用中很少会传输这么长的IP数据报文
B首部长度和总长度字段区别
下图可说明首部长度字段和总长度字段的区别
首部长度(0101)2×45×420B(0101)_{2}×45×420B(0101)2×45×420B总长度(0000001111111100)21020B(0000001111111100)_{2}1020B(0000001111111100)21020B数据载荷长度1020−201000B1020-201000B1020−201000B 6标识、标志和片偏移用于IP数据报分片
AIP数据报分片
IP数据报分片如下图网际层封装出的IP数据报将会在数据链路层封装成帧。每一种数据链路层协议都规定了帧的数据载荷的最大长度称之为最大传输单元MTU例如以太网数据链路层规定MTU值为1500B。如果某个IP数据报总长度超过MTU时将无法封装成帧需要将原IP数据报分片为很小的IP数据报再将各分片IP数据报封装成帧。而这里的标识、标志和片偏移三个字段共同用于IP数据报分片 B标识、标志和片偏移
标识 占16个比特属于同一个数据报的各分片数据报应具有相同的标识。IP软件维持一个计数器每产生一个数据报计数器值1并将此值赋给标识字段
标志 占3个比特各比特含义如下
DF位 1不允许分片0允许分片 MF位 1后面还有分片0这是最后一个分片 保留位必须设置为0
片偏移 占13个比特用于指出分片数据报的数据载荷部分偏移其在原数据报的位置有多少个单位片偏移以8个字节为单位
CIP数据报分片例子
如下图有一IP数据报其首部为20B数据载荷部分3800B所以总长度为3820B。假设使用以太网传送该IP数据报其MTU为1500B显然无法封装3820B长的IP数据报因此需要把该IP数据报分片为几个更小的IP数据报每个长度不能大于1500B然后再将每个分片IP数据报封装成一个以太网帧进行传输。为了更好地描述后续分片工作这里我们将原IP数据报数据载荷部分的每一个字节都编上号范围为0-3799 我们可将原IP数据报的数据载荷部分分为3个更小的分片
第一个分片共1400字节范围0-1399第二个分片共1400字节范围1400-2799第一个分片共1000字节范围2800-3799 分片结束后给每个分片重新添加一个首部使之成为IP数据报每个分片添加的首部自然不能完全相同根据上面对标识、标志和片偏移字段的理解可以填写下表
总长度标识MFDF片偏移原始数据报38002012345000分片1的数据报14002012345100/8分片2的数据报14002012345101400/8分片3的数据报10002012345002800/00假设分片2的IP数据报经过某个网络时还需要再进行分片其中一个分片长度为800B另一个分片长度为600B分片结束后给每个分片添加一个首部使之称为IP数据报填写下表如下
总长度标识MFDF片偏移原始数据报3800201234500分片2的分片1数据报800201234510分片2的分片2数据报600201234510
7生存时间
A概述
生存时间
占8比特最初以秒为单位最大生存周期为255秒路由器转发IP数据报时将IP数据报首部中的该字段的值减去IP数据报在本路由器上所耗费的时间若不为0就转发否则就丢弃现在以“跳数”为单位路由器转发IP数据报时将IP数据报首部中的该字段的值减1若不为0就转发否则就丢弃
B作用
生存时间字段的最大作用就是防止IP数据报在网络中永久兜圈
如下图假设路由器R2路由表目的网络为N2的条目其下一跳被错误的配置成了R1本来是R3这会导致去往网络N2的IP数据报错误地转发给路由器R1 假设某个IP数据报从网络N1发往N2该IP数据报达到R1后R1进行查表转发发现了匹配的路由条目其下一条指示转发给R2于是R1将该IP数据报转发给了R2。R2收到该IP数据报后进行查表转发发现了匹配的路由条目其下一条指示转发给R1于是R2将该IP数据报又转发回了R1。很显然这形成了路由环路如果没有生存时间字段IP数据报将在此路由环路中永久兜圈 8协议
协议 占8比特指明IPv4数据报的数据部分是何种协议数据单元常用的一些协议和相应协议字段的值如下表
协议名称ICMPIGMPTCPUDPIPv6OSPF协议字段值126174189
9首部校验和
首部校验和 占16个比特用来检测首部在传输过程中是否出现差错。IP数据报每经过一个路由器路由器都要重新计算首部检验和因为某些字段(生存时间、标志、片偏移等)的取值可能发生变化。由于IP层本身并不提供可靠传输的服务并且计算首部校验和是一项耗时的操作因此在IPv6中路由器不再计算首部校验和从而更快转发IP数据报
10源IP地址和目的IP地址
源IP地址和目的IP地址 各占32比特用来填写发送该IP数据报的源主机的IP地址和接收该IP数据报的目的主机的IP地址
三总结
字段名长度作用版本4个比特IP协议版本首部长度4个比特IP数据报首部长度总长度16个比特IP数据报总长度标识16个比特同一个数据报各分片相同标志3个比特DFMF保留位生存时间8个比特防止永久兜圈协议8个比特何种协议数据单元首部校验和16个比特检测差错源IP地址32个比特源主机IP地址目的IP地址32个比特目的主机IP地址可选字段0-40字节支持排错、测量及安全等措施
