計算機網絡筆記19 IP數據報格式

IP數據報格式
• 一個 IP 數據報由首部數據兩部分組成。
• 首部的前一部分是固定長度,共 20 字節,是所有 IP 數據報必須具有的。
• 在首部的固定部分的後面是一些可選字段,其長度是可變的。(最長40個字節)
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固定首部(IP數據報裏最主要的內容)
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版本——佔 4 位,指 IP 協議的版本。目前的 IP 協議版本號爲 4 (即 IPv4)。

首部長度——佔 4 位,可表示的最大數值是 15 個單位(一個單位爲 4 字節),因此 IP 的首部長度的最大值是 60 字節。

區分服務——佔 8 位,用來獲得更好的服務。在舊標準中叫做服務類型,但實際上一直未被使用過。1998 年這個字段改名爲區分服務。只有在使用區分服務(DiffServ)時,這個字段才起作用。在一般的情況下都不使用這個字段。

總長度——佔 16 位,指首部和數據之和的長度,單位爲字節,因此數據報的最大長度爲 65535 字節。總長度必須不超過最大傳送單元 MTU。

標識(identification) ——佔 16 位,它是一個計數器,用來產生 IP 數據報的標識

標誌(flag) ——佔 3 位,目前只有前兩位有意義。標誌字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF  1 表示後面“還有分片”。MF = 0 表示最後一個分片。標誌字段中間的一位是 DF (Don’t Fragment) 。只有當 DF= 0 時才允許分片。

片偏移——佔13 位,指出:較長的分組在分片後某片在原分組中的相對位置。片偏移以 8 個字節爲偏移單位。

生存時間——佔8 位,記爲 TTL (Time To Live),指示數據報在網絡中可通過的路由器數的最大值。

協議——佔8 位,指出此數據報攜帶的數據使用何種協議,以便目的主機的 IP 層將數據部分上交給那個處理過程。

首部檢驗和——佔16 位,只檢驗數據報的首部,不檢驗數據部分。這裏不採用 CRC 檢驗碼而採用簡單的計算方法——16 位二進制反碼求和算法

源地址和目的地址都各佔 4 字節。

IP數據報分片舉例
• 一數據報的總長度爲 3820 字節,其數據部分的長度爲 3800 字節(使用固定首部),需要分片爲長度不超過 1420 字節的數據報片。
• 因固定首部長度爲 20 字節,因此每個數據報片的數據部分長度不能超過 1400 字節。
•於是分爲 3 個數據報片,其數據部分的長度分別爲1400、1400 和 1000 字節。
•原始數據報首部被複製爲各數據報片的首部,但必須修改有關字段的值
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首部中的可變部分
• IP 首部的可變部分就是一個選項字段,用來支持排錯、測量以及安全等措施,內容很豐富。
• 選項字段的長度可變,從 1 個字節到 40 個字節不等,取決於所選擇的項目。
• 要保證IP首部是4字節對齊的。
• 增加首部的可變部分是爲了增加 IP 數據報的功能,但這同時也使得 IP 數據報的首部長度成爲可變的。這就增加了每一個路由器處理數據報的開銷。
• 實際上這些選項很少被使用。

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