計算機網絡之【4.5 Internet網絡層】

導圖如下:

IP(Internet Protocol)網際協議

IP:定義瞭如何封裝上層協議(如UDP,TCP等)報文段,定義了Internet網絡尋址(IP地址)以及如何轉發IP數據報等內容,是Internet網絡層最核心的協議。IP包含兩個版本,IPv4和IPv6,一般情況下多使用IPv4。

IP數據報

如下圖所示:IP數據報由首部和數據兩部分組成,而首部又包含了固定部和可變兩部分,固定部分又包含了版本、首部長度、區分服務等等很多部分。接下來我們就來一一認識一下。

 

(1)版本號字段佔4位,給出的是IP的版本號。路由器根據該字段確定按哪個版本的IP來解析數據報。

(2)首部長度字段佔4位,給出的是IP數據報的首部長度,包括可變長度的選項字段,以4字節爲單位。4位可表示的最大數值是1111(15),15*4字節=60字節,故而IP數據報的首部長度的最大值爲60字節首部長度(不包括選項字段)最小爲20字節。

(3)區分服務字段佔8位,用來指示期望獲得哪種類型的服務。

(4)總長度字段佔16位,給出了IP數據報的總字節數,包括首部和數據部分。16位可表示的最大值爲65535,首部長度最小值爲20,故而總長度最大爲65535-20=65515。

(5)標識字段佔16位,用於標識一個IP數據報(並非唯一標識)。IP是依照標識字段和源IP地址和目的IP地址以及協議等字段共同唯一標識一個IP數據報。

(6)標誌位字段佔3位,結構如下:

DF:禁止分片標誌。DF=0 允許分片。    DF=1 禁止分片。

MF:更多分片標誌。MF=0  未被分片或最後一片。 MF=1  非最後一片。

(7)片偏移字段佔13位,表示一個IP數據報分片封裝與員IP數據報的相對偏移量(封裝的數據分片從原整個數據報的哪個字節開始),片偏移字段以8字節爲單位(也就是說,每個分片的長度一定是8字節(64位)的整數倍)。

(8)生存時間字段佔8位,表示IP數據段在網絡中可以通過的路由器數(或跳步數)。

(9)上層協議字段佔8位,指示該IP數據報封裝的是哪個上層協議的報文段。IP是利用該字段實現IP的多路複用與多路分解。

(10)首部校驗和字段佔16位,利用校驗和實現對IP數據報首部的差錯檢測。

(11)源IP地址字段佔32位,是發出IP數據報的源主機的IP地址。

(12)目的IP地址字段佔32位,是發出IP數據報的需要送達的目的主機的IP地址。

(13)選項字段長度可變,範圍在0~40字節,取決於選項內容。(由此我們也可以確定首部長度最小值爲20,即60-40所得)

(14)數據字段,數據字段存放IP數據報所封裝的傳輸層的報文段,在目的主機會將其所承載的數據交付給相應的上層協議。

IP數據報分片

MTU(Maximum transmission Unit)最大傳輸單元:一個數據鏈路層協議所能承載的最大數據量稱爲該鏈路的MTU。

(注:IP數據報總長度很少超過1500字節。因爲雖然網絡層數據作爲數據鏈路層協議幀的有效荷載,但是其總長度受數據鏈路層MTU的限制。)

❤ 提問? 那麼如果數據報的總長度超過MTU的限制了,路由器該如何處理這個數據報呢?

答案就是:路由器將IP數據報進行分片(DF=0)或丟棄(DF=1)。

接下來詳細介紹如何進行分片?

最大分片可封裝的數據長度(字節)爲:

需要的IP分片總數爲:

每個IP分片的片偏移字段取值爲:

每個IP分片的總長度字段爲:

每個IP分片的MF字段爲:

IP地址(IPv4編址)

首先,認識IP地址的標記方法(通常使用十進制標記法):

分類地址:

除了上述劃分出的A~E類地址外,還有兩個特殊地址:

本地主機地址:0.0.0.0

廣播地址:1.1.1.1

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