IP协议

Posted 2021-01-03 lovelaker007

IP首部

　　IP数据报格式如下

　

　　首部长度指的是首部占32bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个4比特字段，因此首部最长为60个字节

　　服务类型（TOS）字段包括一个3bit的优先权子字段（现在已被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位但必须置0。4bit的TOS分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。

　　总长度字段是指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16比特，所以IP数据报最长可达65535字节。当数据报被分片时，该字段的值也随着变化。

 

IP路由选择

　　I P层既可以配置成路由器的功能，也可以配置成主机的功能。当今的大多数多用户系统，包括几乎所有的Unix系统，都可以配置成一个路由器。主机和路由器本质上的区别在于主机从不把数据报从一个接口转发到另一个接口，而路由器则要转发数据报。

　　当收到数据报时，IP首先检查目的IP地址是否为本机的IP地址之一或者IP广播地址。如果确实是这样，数据报就被送到由IP首部协议字段所指定的协议模块进行处理。如果数据报的目的不是这些地址，那么

　　(1)如果IP层被设置为路由器的功能，那么查询内存中的路由表，对数据报进行转发

　　(2)数据报被丢弃

　　路由表的每一项包含如下内容

　　目的IP地址。它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表目中的标志字段来指定（如下所述）。主机地址有一个非0的主机号，以指定某一特定的主机，而网络地址中的主机号为0，以指定网络中的所有主机（如以太网，令牌环网）。

　　下一站（或下一跳）路由器（next-hoprouter）的IP地址，或者有直接连接的网络IP地址。下一站路由器是指一个在直接相连网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下一站路由器不是最终的目的，但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。
　　标志。其中一个标志指明目的IP地址是网络地址还是主机地址，另一个标志指明下一站路由器是否为真正的下一站路由器，还是一个直接相连的接口
　　数据报的传输指定一个网络接口

　　搜索路由表时，和目的ip地址匹配的优先次序为：和目的ip网络号主机号完全匹配的条目，和目的ip网络号匹配的条目，标为default的条目

 

子网编址

　　现在所有的主机都要求支持子网编址。不是把I P地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。

　　例如一个B类网络地址(140.252)，在剩下的16bit中，8bit用于子网号，8bit用于主机号。这样就允许有254个子网，每个子网可以有254台主机。

 

子网掩码

　　掩码是一个32 bit的值，其中值为1的比特留给网络号和子网号，为0的比特留给主机号。注意子网号和主机号不一定总是一个字节的整数倍，有可能出现主机号只是半个字节的情况。

　　给定一个ip地址和子网掩码，可以分析出该网址的网络类型，子网号，主机号。

　　网络类型的划分范围如下

　

　　假如子网掩码为255.255.255.0

　　如果ip地址为140.252.4.5，通过首字节可以判断是B类网址，通过子网掩码判断子网号为4，主机号为5

 

特殊的IP地址

　　在下图中，0表示所有的比特位全为0；-1表示所有的比特位全为1；netid、subnetid和hostid分别表示不为全0或全1的对应字段。子网号栏为空表示该地址没有进行子网划分。

 

子网示例

　　在上图中，存在三个子网，

　　以太子网140.252.1，这个子网的掩码为255.255.255.0

　　以太子网140.252.13.32，SLIP子网140.152.13.64。这两个子网的掩码都是255.255.255.224(0xffffffe0)，即子网占用11bit，主机号占用5bit。