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[互联网]IP协议及IP数据报解析

  2016-04-03 20:45:29

网络层的设计思路:
1.网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
2.网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组(即 IP 数据报)独立发送,与其前后的分组无关(不进行编号)
3.网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序(不按序到达终点),当然也不保证分组传送的时限。
 
网际协议IP
1.IP协议配套使用的协议:
      

 地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)
 逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
 网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)
 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)
IP协议常常使用RARPARP协议
ICMPIGMP协议常常使用IP协议
 
 
相关的中间设备(或者称为中继系统)
   物理层中继系统:转发器(repeater)
   数据链路层中继系统:网桥或桥接器(bridge)
   网络层中继系统:路由器(router)
   网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)
   网络层以上的中继系统:网关(gateway)。  
 
IP地址:
1.IP地址定义:每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。
2.IP 地址中的网络号字段和主机号字段
       

 
3.IP地址的使用范围:
 

 
4.IP 地址的一些重要特性:
(1)  IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是:
第一,IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。
第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。
(2)  实际上 IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。
   当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)
   由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。
(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id
(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络,范围很小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的。
 
5.5.互联网中的 IP 地址:
(1).在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。
(2).路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个
不同网络号的 IP 地址。
(3).两个路由器直接相连的接口处,可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址,则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。
 
IP地址与硬件地址:
 

1.IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题,就能够使用统一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信
2.在具体的物理网络的链路层只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报
3.路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择
 
 
IP数据报格式:
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首部的前一部分是固定长度,共 20 字节,是所有 IP 数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的。
 

        
各部分的含义:
版本——占 4 位,指 IP 协议的版本目前的 IP 协议版本号为 4 (IPv4)
首部长度——占 4 位,可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)
因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节
区分服务——占 8 位,用来获得更好的服务在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过。
总长度——占 16 位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU
标识(identification)——占 16 位,它是一个计数器,用来产生数据报的标识。
标志(flag)——占 3 位,目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是 MF (More Fragment)
MF=1 表示后面“还有分片”。MF=0 表示最后一个分片。标志字段中间的一位是 DF (Don't Fragment) 。只有当 DF=0 时才允许分片。
片偏移(12 )——较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。
生存时间(8 )——记为 TTL (Time To Live)数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。
协议(8 )字段——指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程
首部检验和(16 )字段——只检验数据报的首部不检验数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。
 
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2016-04-03 20:45:25  
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