6.2IPv4协议的基本内容
2017-04-11 12:23:01 0 举报
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IPv4协议是互联网协议的第四版,也是目前最广泛使用的版本。它规定了数据在网络中的传输方式和格式,使得不同的计算机和网络设备能够互相通信。IPv4协议的基本内容包括IP地址、子网掩码、默认网关等。IP地址是网络设备的唯一标识,用于定位和识别设备;子网掩码用于划分网络,实现不同网络之间的隔离;默认网关则是连接不同网络的桥梁,使得数据能够跨越网络进行传输。此外,IPv4协议还定义了TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议),用于实现可靠的数据传输和无连接的数据报传输。
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大纲/内容
6.2IPv4协议的基本内容
6.2.1IP协议的主要特点
IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议
IP协议提供的是一种无连接的分组传送服务,它不是对分组传输过程的跟踪。因此他提供的是一种尽力而为的服务
IP协议是点-点的网络层协议
网络层需要在Internet中为通信的两个主机之间寻找一条路径,而这条路径通常是由多个路由器、点-点链路组成
Ip协议要保证数据分组从一个到另个路由器,通过多条路径从源主机到达目的主机
IP协议屏蔽了互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异
必然要面对各种异构的网络和协议
通过IP协议,网络层向传输层提供的是统一的IP分组,传输层不需要考虑互联网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异,IP协议使得异构网络的互联网变得容易了
6.2.2IPv4分组格式
Ipv4分组结构
Ipv4分组由两个部分组成:分组头和数据
人们习惯用4字节为基本单元表示分组头字段
IPv4分组的结构
图中分组头的每行宽度是4字节,前5行是每个分组头中必须有的字段,前6行开始的是选项字段,因此IPv4分组头的基本长度是20字节
如果加上最长的40字节的选项,则Ip分组头的最大长度为60字节
IPv4分组头格式
版本字段
IP分组头的第一个字段是“版本”,长度为4位
版本字段值为4,表示IPv4;版本字段值为6,表示IPv6
协议字段
协议字段则是指使用IP的高层协议类型。
协议字段长度为1位
:IP分组的分组头和总长度:分组头长度和总长度
分组头长度字段
分组头长度字段的长度为4位,它定义了以4字节为一个单位的分组头的长度
分组头中除了IP选项字段与填充字段之外,其他各项都是定长的
分组头的固定长度部分分为20个字节,因此分组头长度字段最小值为5(5x4)=20
IP分组的分组头长度必须是4字节的整数倍
总长度字段
总长度字段为16位,它定义以字节为单位的分组长度,它是分组头长度与数据长度之和
总长度字段长度为16位,它能表示的IP分组最大长度为65535(2^16-1)字节,其中包括分组头长度
服务类型字段
服务类型字段的长度为8位,用于指示路由器如何处理该分组。
服务类型字段:服务类型参数TOS用四个参数来指示路由器如何处理分组。这些服务类型参数为:延迟、可靠性、吞吐量与成本
优先级字段
服务类型由4位的服务类型TOS字段与三位的优先级字段构成,有一位的保留位
生存时间TTL字段
生存时间字段TTL的初始值由源主机设置,经过一个路由器转发之后,TTL值减1
当TTL的值为0时,丢弃分组并发送ICMP报文通知源主机
头部校验和
IP分组头之外的部分属于高层数据,高层数据都会有相应的校验手段,因此IP分组可以不对高层数据进行校验
由于每经过一个路由器,IP分组头都要改变一次,但是数据部分并不改变
IP分组的分片与组装
最大传输单元MTU与IP分组的分片
在IP分组头中,与分组的分片与组装相关的字段有:标识、标志与片偏移
从IP与数据链路层协议的角度看IP分组的最大长度
每种局域网规定帧的数据字段最大长度称为最大传输单元MTU
从IP与传输层协议的角度看IP分组的最大长度
在封装成IP分组时,传输层数据包加上IP分组头的总长度必须小于65535字节
IP分组分片的基本方法
标识、标志和片偏移字段
标识字段
标识字段长度为16位,最多可分配的ID值为65535个。
属于同一分组的不同的片到达时会出现乱序,或者和属于其他分组的片混在一起
标识ID是片识别的标记
标志
标志字段一共为三位,最高位为0,该值必须复制到所有分组中 0-DF-MF
片值必须复制,DF=1,表示接收主机不能对分组分片,如果分组的长度超过MTU,又不可以分片,那么这个组只能丢弃,并要用TCMP差错报文向源主机报告。DF=0,表示又可以分片
分片值表示该分片是不是最后一个分片。MF=1表示接收的分片不是最后一个分片
片偏移
片偏移字段值表示分片在整个分组中的相对位置。它的长度值为13位,片偏移值是以8字节为单位来计数,因此选择的分片长度应为8字节的整数倍
IP分组头选项
设置IP分组头选项的主要目的
设置IP分组头选项主要用于控制与测试,因此需注意以下事情
作为分组头选项,用户可以不 使用,但是作为IP分组头的组成部分,所有实现IP的硬件或者软件 都能处理它
选项的最大长度为40字节,如果不是4字节的整数倍数,需要添加补充位
分组头选项是由选项码、长度与选项数据组成
源路由
严格源路由
松散源路由
记录路由
时间戳
校验和计算方法
采取二进制反码求和
将IP分组头看成是16位字节组成的二进制比特序列,计算之前将校验和字段置0
对16位字进行求和运算
将最终求和结果取反,得校验和
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