当前课程知识点：网络技术与应用 > 第5讲 IP和网络互连 > 5.2 网际协议 > 5.2-3 IP-分组格式
网际协议IP主要包括两部分内容
一部分是设计一套独立于任何传输网络的编址方式
就是IP地址
第二个是设计一套独立于任何传输网络的封装格式
IP分组
下面就来详细学习IP分组的格式
首先 我们学习IP分组首部格式
然后学习实际应用过程当中
根据IP分组的要求 对数据进行分片的方法
在第一讲当中 曾经学过数据在发送端逐层封装的过程
每一层都在上层的数据的基础上加上本层的控制信息
然后交给下一层
对于网际层来说
它是在上一层的数据基础之上 加上一个IP首部
形成IP分组
因此 IP分组主要包括两部分
一个是IP首部 另外一个是上层数据
IP首部包含的控制信息 有这么一些
版本 首部长度 服务类型 总长度
以及源地址和目的地址等
总的来说 IP首部分成两部分
一个是固定部分20个字节
第二个 是可变部分 就是可选字段
为了好讲解这些字段之间的关系
把它表示成二维形式
事实上 这些控制字段之间没有这样二维的关系
它在实际运行过程当中
是按照从上到下 从左到右的顺序形成一个二进制位流
下面看这些字段的具体功能和含义
首先看一下版本号
版本号是4个二进制位 值为0100
因为目前存在的IP版本有两种 IPv4和IPv6
IPv4的值就是4 IPv6的值是6
这里介绍的是IPv4的格式
因此 它的值是0100
第二个是首部长度
首部长度是4个二进制位
是以32位字为单位 也就是4个字节为单位
这个字段的最小值为5
它是用于表示没有可选项的情况
它的值是5的话 它是以4个字节为单位
因此是20个字节
为什么要有首部长度呢
因为IP首部里有一个可选部分
因此要给出首部的长度
第三个是服务类型
服务类型这项是允许终端给网络提出提供服务的要求
比如说IP分组的优先级 延迟 吞吐率以及可靠性等
这样一些要求
它总共用8个二进制位
其中用3位表示优先级
用3位表示延迟 吞吐率 可靠性的要求
其中2位作为保留位
优先级从0到7
如果优先级等于0的话 说明是普通报文
如果优先级等于7 说明是网络的控制报文
优先级高的就优先提供服务
其中的控制位D等于1说明要求的延迟时间比较短
T位表示的是吞吐率
T等于1 表示吞吐率比较高
R等于1表示可靠性要求比较高
看一下总长度字段
总长度用16个二进制位表示
用这样一个控制字段以字节为单位
给出包括首部和数据的IP分组的长度
因为首部长度是可变的
数据的长度也是可变的
因此要给出总长度这样一个控制字段
最大的长度值是65535个字节
接下来是标识 标志 片偏移字段
这三个字段是为了当IP分组长度比较长时候
进行分片时候用的
其中标识用16个二进制位表示
标识字段是在IP进行分片以后
每个数据片的标识的值要相同
便于在接收端重新进行组合
这是标识
标志位有3个二进制位
其中一位是DF 一位是MF 一位是保留位
如果DF=1 说明IP分组不允许分片
路由器在选择路由的时候 选择不需要分片的传输路径
当MF=0 说明这是在分片以后的数据片里的最后一片
也就是说除了最后一片 其它的数据片的MF都要置为1
这是标识位
片偏移是用13个二进制位表示
主要是表示这个数据片在原来IP分组中的相对位置
它是以8个字节为单位给出当前数据片
在原始IP分组当中的位置
这是片偏移
接下来的一个控制字段是生存时间
生存时间是用来限制IP分组在网络中存在的时间
它是用一个计数器来表示
目前这个字段是作为最大跳数使用的
初始值由发送端设定
每经过一跳 这个值就减1
这个字段的设置主要是为了解决
IP分组在网络当中长期漂游的情况
当计数器减为0的时候 就丢弃这个IP分组
并且给发送端一个信息
这是生存时间
接下来是协议字段
协议字段是用8位二进制位表示
主要用于表示数据所属的高层协议类型
告诉网络层把该IP分组送给哪一个进程处理
接下来是一个首部检验和
首部检验和用16个二进制位表示
对首部求出检验和
便于接收端检测传输过程当中首部是否出错
首部检验和每经过一跳重新计算一次
经过每一跳以后 它的生存时间计数器减1
因此 首部总的值就发生了变化 要重新进行计算
这是首部检验和
接下来是两个地址 源地址和目的地址
每个地址用32位二进制表示
主要给出源终端和目的终端的IP地址
这是20个字节的固定部分
接下来还有可选部分
可选部分有保密 严格的源站选路
还有不严格源站选路以及记录路由等
这些控制字段不在这里详细介绍了
事实上 在实际的运行过程当中
处于安全的考虑 很多路由器是关闭这些可选项的功能的
前面刚才说的 标识 标志和片偏移
是用来对一个IP分组进行分片时用的
下面 看一个具体的数据分片的方法
比如这有一个数据 它有4000个字节
如果给这个数据加上IP首部的话 再增加20个字节
前面在介绍以太网的时候说过
数据的净荷字段最大长度是有规定的
我们把网络当中链路层净荷字段允许的最大长度
称为最大传输单元 简称为MTU
以太网数据的最大长度是1500个字节
前面看过MAC帧里面
数据的净荷字段是46到1500个字节之间
最大不能超过1500个字节
如果现在这样一个数据 要在以太网当中传输的话
那么必须要把这个数据进行分片
比如把这个数据分成3片
每一片的数据长度和首部加起来不能超过1500个字节
分成3个数据片的话
数据片1加上一个首部 形成一个IP分组
数据片2加上一个IP首部 也形成一个IP分组
数据片3再加上一个IP首部
数据片1在原来数据当中的片偏移是等于0
第二个数据片的片偏移等于1480除以8等于185
第三个数据片的片偏移等于370
那么怎么样确定数据片的长度呢
确定数据片的长度有这样一个原则
在确定数据片长度的时候
长度L加上首部长度的固定字段部分的长度值20
以后要小于等于1500个字节
而且L是8的整数倍 要能够被8整除
要满足这两个条件时取一个最大值
第一个数据片的数据长度是1480个字节
第二个数据片也是1480个字节
1480字节加上20字节正好是1500个字节
剩下的作为第三个数据片 长度是1040个字节
最后 做一个简单的小结
IP分组固定部分用于保证IP分组端到端正确传输
所需要的控制信息
可选部分主要用于研究及一些特殊的用途
因为可选部分有很强的侦查网络拓扑结构的能力
一般的路由器都屏蔽这些选项
-课程先导语
--先导语
-1.1 网络内涵
--网络内涵
-1.2 互联网发展过程
--互联网发展过程
-1.2 互联网发展过程--作业
-1.3 交换方式
--电路交换
-- 虚电路交换
--数据报交换
--三种交换方式比较
--html
-1.3 交换方式--作业
-1.4 计算机网络体系结构和协议
--分层结构
--OSI体系结构
-1.4 计算机网络体系结构和协议--作业
-第一讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-2.1 数据传输系统
-2.1 数据传输系统--作业
-2.2 信号
--2.2 信号
-2.2 信号--作业
-2.3 编码和调制
--2.3-1 编码
--2.3-2 调制
-2.3 编码和调制--作业
-2.4 差错控制
-2.4 差错控制--作业
-2.5 传输媒体
--2.5 传输媒体
-2.5 传输媒体--作业
-2.6 Packet Tracer6.2使用说明
-第二讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-以太网发展过程与内容简介
-以太网发展过程与内容简介--作业
-3.1 总线形以太网
-3.1 总线形以太网--作业
-3.2 网桥与冲突域分割
-3.2 网桥与冲突域分割--作业
-3.3 交换式以太网与VLAN
-3.3 交换式以太网与VLAN--作业
-3.4 以太网标准
-3.4 以太网标准--作业
-第三讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--案例设计
-测验--作业
-本讲内容简介
--无线局域网
-4.1 无线局域网概述
-4.1 无线局域网概述--作业
-4.2 无线局域网应用方式
-4.2 无线局域网应用方式--作业
-4.3 无线局域网MAC层
-4.3 无线局域网MAC层--作业
-4.4 终端接入无线局域网过程
-4.4 终端接入无线局域网过程--作业
-4.5 无线局域网设计和分析
-第四讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- IP与网络互连
-5.1 网络互连机制
-5.1 网络互连机制--作业
-5.2 网际协议
-5.2 网际协议--作业
-5.3 IP分组传输过程
-5.3 IP分组传输过程--作业
-5.4 路由表建立过程
-5.4 路由表建立过程--作业
-5.5 IP over以太网
-5.5 IP over以太网--作业
-5.6 三层交换机与VLAN间通信过程
-5.7 Internet控制报文协议
-5.7 Internet控制报文协议--作业
-第五讲内容启示
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-案例设计
--案例设计
-例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--本讲内容简介
-6.1 Internet接入控制机制
-6.1 Internet接入控制机制--作业
-6.2 以太网和ADSL接入技术
-6.2 以太网和ADSL接入技术--作业
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器--作业
-6.4 接入综合演示实验
-6.4 接入综合演示实验--作业
-第六讲内容的启示
--html
-例题分析
--第六讲 例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--传输层
-7.1 传输层服务特性
--传输层服务特性
-7.1 传输层服务特性--作业
-7.2 端口号
--端口号
-7.3 用户数据报协议UDP
-7.3 用户数据报协议UDP--作业
-7.4 传输控制协议TCP
--TCP特点和格式
-- TCP的几点说明
-7.4 传输控制协议TCP--作业
-第七讲内容启示
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-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- 应用层
-8.1 应用结构
--应用结构
-8.1 应用结构--作业
-8.2 域名解析
-8.2 域名解析--作业
-8.3 动态主机配置协议
-8.3 动态主机配置协议--作业
-8.4 万维网
-- 万维网
-8.4 万维网--作业
-8.5 电子邮件
--html
-8.6 文件传输协议
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--CH8 案例设计
-应用层启示
--html
-测验--作业
-本讲内容简介
-9.1 网络安全概述
-9.1 网络安全概述--作业
-9.2 网络安全基础
-9.2 网络安全基础--作业
-9.3 病毒检测与防御技术
-9.3 病毒检测与防御技术--作业
-9.4 以太网安全技术
-9.4 以太网安全技术--作业
-9.5 无线局域网安全技术
-9.5 无线局域网安全技术--作业
-9.6 防火墙
-9.6 防火墙--作业
-9.7 安全协议
--9.7 安全协议
-9.7 安全协议--作业
-例题分析
--例题分析
-防火墙演示实验
-- 防火墙演示实验
-案例设计
--案例设计
-网络安全的启示
--html
-测验--作业
-附录1：综合应用分析
--综合应用分析
-附录2：Cisco实际设备网络构建与配置
-期末考试--考试试题
