TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

1. 数据报(Datagram)格式:

TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

2. 长度字段

(1)首部长度字段, bits

  • 以 4 字节(即32bits)为单位
  • 取值:5~15(即首部长度为20 ~ 60 bytes)

(2)总长度字段, bits

  • 以字节单位
  • 首部长度(即 4 * HLEN)+ 数据长度

备注:IP分组的最大长度是多少 ?  

解答:

3. 服务类型字段(Service type)

(1)Type of Service(TOS),8 bits

  • 该分组所期望的服务质量

TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

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TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

4. 分片控制字段

(1)标识字段, bits

  • 源站每发送一个分组,标识值+1
  • (源IP地址,标识) ---> 全网唯一分组标识

(2)标志字段, bits

TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

(3)片偏移字段, bits

  • 以 bytes 为单位

备注:IP数据报为什么需要被分片?

解答:物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时,它要判断向本地哪个接口发送数据(选路),并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较,如果需要则进行分片。

( 最大传输单元(Maximum Transmission Unit:MTU):是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小(以字节为单位)。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关(网络接口卡、串口等)。)

5. 生存时间字段

Time to Live(TTL),8 bits

  • 分组寿命:防止路由成环时,IP被无限次转发
  • 取值:分组传输时间+路由器转发处理时间 ---> 困难
  • 实际:源和目的之间的路由器个数(跳数)
  • 路由器转发时将 TTL值减1 ,TTL值为零时丢弃该分组

TCP/IP协议原理与应用笔记25:网际协议(IP)之 数据报(Datagram)

  虽然TTL从字面上翻译,是可以存活的时间,但实际上TTL是IP数据包在计算机网络中可以转发的最大跳数。TTL字段由IP数据包的发送者设置,在IP数据包从源到目的的整个转发路径上,每经过一个路由器,路由器都会修改这个TTL字段值,具体的做法是把该TTL的值减1,然后再将IP包转发出去。如果在IP包到达目的IP之前,TTL减少为0,路由器将会丢弃收到的TTL=0的IP包并向IP包的发送者发送 ICMP time exceeded消息。
  TTL的主要作用是避免IP包在网络中的无限循环和收发,节省了网络资源,并能使IP包的发送者能收到告警消息。
  TTL 是由发送主机设置的,以防止数据包不断在IP互联网络上永不终止地循环。转发IP数据包时,要求路由器至少将 TTL 减小 1。
  TTL值的注册表位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters 其中有个DefaultTTL的DWORD值,其数据就是默认的TTL值了,我们可以修改,但不能大于十进制的255。Windows系统设置后重启才生效。
 
  生存时间,就是一条域名解析记录在DNS服务器中的存留时间。当各地的DNS服务器接受到解析请求时,就会向域名指定的NS服务器(权威域名服务器)发出解析请求从而获得解析记录;在获得这个记录之后,记录会在DNS服务器(各地的缓存服务器,也叫递归域名服务器)中保存一段时间,这段时间内如果再接到这个域名的解析请求,DNS服务器将不再向NS服务器发出请求,而是直接返回刚才获得的记录;而这个记录在DNS服务器上保留的时间,就是TTL值。

6. 协议字段

Protocol, bits

协议字段指出此数据携带的数据是使用哪种协议的,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。

使用IP服务的高层协议

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7. 校验和 字段

(1)Checksum, 16 bits

    差错检测

(2)只校验首部,数据部分由高层协议校验

  • 无须重复校验数据部分
  • 缩短了路由器转发分组时的处理时间

8. IP分组封装

(1)直接封装在数据链路帧中

例如:Ethernet帧

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 IP分组实例:

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9. IP分组的处理:

()合法性处理

  • 版本
  • 长度
  • TTL
  • Protocol
  • Checksum
  • IP地址

()分片操作

()重组操作

()选项处理

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