计算机网络学习笔记17--IP数据报（分组）格式

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目录

Internet网络层：

IP数据报（分组）格式

IP数据报分片

IP分片与重组

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p61-p62

Internet网络层：

由主机、路由器网络层完成网络层的主要功能

ICMP：互联网控制报文协议，IP协议的伴随协议，与IP协议共同实现

IP数据报（分组）格式

固定部分在所有IP数据报中固定

第四版IP协议

版本号字段占4位：IP协议的版本号

E.g.4--->IPv4                   E.g.6--->IPv6

首部长度字段占4位：IP分组首部长度（最大值为15无法给出全部长度20固定+可变）

以4字节为单位（首部长度×4才是IP分组首部长度）

e.g.5---->IP首部长度为20（5×4）字节

服务类型（TOS）字段占8位：指示期望获得哪种类型的服务

1998年这个字段改名为区分服务

只有在网络提供区分服务（DiffServ）时使用

一般情况下不使用，通常IP分组的该字段（第2字节）的值为00H

总长度字段占16位：IP分组的总字节数（首部加数据）

以字节为单位

最大IP分组的总长度：65535B

最小的IP分组首部：20B

IP分组可以封装的最大数据：65515B

标识、标志位、片偏移跟IP分片相关，见下文

生存时间（TTL）字段占8位：IP分组在网络中可以通过的路由器数（或跳步数）

路由器转发一次分组，TTL减1

如果TTL=0，路由器则丢弃该IP分组，并向源主机发送ICMP报文

协议字段占8位：指示IP分组封装的是哪个协议的数据包（TCP/UDP/ICMP）

实现复用/分解

E.g.6为TCP，表示封装的为TCP段；17为UDP，表示封装的是UDP数据报

首部校验和字段占16位：实现对IP分组首部的差错检测

计算校验和时，该字段置全0

采用反码算术运算求和，和的反码作为首部校验和字段

逐跳计算、逐跳校验

因为每一跳TTL等字段需要改变，所以每次都要置0

源IP地址、目的IP地址字段各占32位：分别标识发送分组的源主机/路由器（网络接口）和接受分组的目的主机/路由器（网络接口）的IP地址

选项字段占长度可变，范围在0~40B之间：携带安全、源选路径（在源主机确定发送路径）、时间戳、路由记录等内容

实际上很少被使用（所以典型的IP头部为20字节）

填充字段占长度可变，范围在0~3B之间：目的是补齐整个首部，符合32位对齐，即保证首部长度是4字节的倍数

IP数据报分片

最大传输单元（MTU）

网络链路存在MTU（最大传输单元）---链路层数据帧可封装数据的上限

不同链路的MTU不同

 当一个数据报在1里面可以传输但是在2里面不能够传输

IP分片与重组

大IP分组向较小MTU链路转发时，可以被“分片”（fragmented）

如果不能分片则直接扔掉，并向源主机发送一个ICMP报文

1个IP分组分为多片IP分组

IP分片到达目的主机后进行“重组”（reassembled）

Q：如果在IP分片时不能够很好的记录哪个是分片的，顺序是什么？

IP首部的相关字段用于标识分片以及确定分片呃相对顺序

Q： 如果分片的IP分组某一片丢掉了？

目的主机等待一段时间后，将其余全部IP分组丢掉

标识字段占16位：标识一个IP分组

IP协议利用一个计数器，每产生IP分组计数器加1，作为该IP分组的标识

IP协议通过标志ID以及源、目的IP地址、协议字段来实现对分组的唯一标识

标志位字段占3位

 片偏移字段占13位：一个IP分组分片封装原IP分组数据的相对偏移量

如果没有分片片偏移量位0

片偏移量表示从哪一个数据开始封装

在IPv4中，片偏移字段以8字节为单位（8×n，除了最后一片前面所有的封装分片都是8的倍数）

 分片过程

假设原IP分组总长为L，待转发链路的MTU为M

若L>M且DF=0，则可以/需要分片

分片时每个分片的标识复制原IP分组标识

通常分片时，除最后一个分片，其他分片均分为MTU允许的最大分片

一个最大分片可封装的数据应该是8的倍数，因此，一个最大分片可封装的数据为：

向下取整

 需要的总片数为：

 向上取整

 每片的片偏移字段取值为

第一片片偏移量一定为0

每片的总长度字段为 

 每片的MF标志位为：

 eg：

Q：MTU是1504，分片结果为什么

A： 不变，因为分片长度为8的倍数