TCP/IP详解 学习三

Posted 2020-08-05 manziluo

网际协议 ip

Ip 是不可靠和无连接的

ip首部

 

4个字节的 32 bit值以下面的次序传输：首先是 0～7 bit，其次 8～15 bit，然后 1 6～23 bit，最后是 24~31 bit。这种传输次序称作 big endian字节序。以其他形式存储二进制整数的机器，如 little endian格式，则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。

版本号：目前版本号是4

首部长度：整个ip头部是32bit的多少倍，一般情况下不加选项的ip头部长度为20字节，所以首部长度为5，最大首部长度为32×15（bit）=60(byte)    。

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

总长度：指整个ip报的长度，减去前面提到的首部长度就是数据的长度。因为其为16bit所以ip数据报的MTU是65535，但是只允许主机接收小于576的数据包，所以tcp一般情况下会将应用层数据分成若干片，而且链路层也会在超过其MTU时将ip报分片，此时同时改变ip报道总长度字段。相反，链路层要求最小数据包长为46字节，所以链路层判断ip报总长度小于46时进行填充。

标识字段：唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加 1。

T T L（ t i m e - t o - l i v e）：生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。T T L的初始值由源主机设置（通常为 3 2或 6 4），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去 1。当该字段的值为 0时，数据报就被丢弃，并发送 I C M P报文通知源主机。

协议：上层协议代码

首部校验和：对首部数据进行的错误校验计算值。、

选项：是数据报中的一个可变长的可选信息。目前，这些任选项定义

如下：

• 安全和处理限制（用于军事领域，详细内容参见 RFC 1108[Kent 1991]）

• 记录路径（让每个路由器都记下它的 I P地址，见 7 . 3节）

• 时间戳（让每个路由器都记下它的 I P地址和时间，见 7 . 4节）

• 宽松的源站选路（为数据报指定一系列必须经过的 I P地址，见 8 . 5节）

• 严格的源站选路（与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址）。

这些选项很少被使用，并非所有的主机和路由器都支持这些选项。选项字段一直都是以 32 bit作为界限，在必要的时候插入值为 0的填充字节。这样就保证I P首部始终是 32 bit的整数倍（这是首部长度字段所要求的）。

 

IP路由选择

在一般的体制中， I P可以从 T C P、U D P、I C M P和I G M P接收数据报（即在本地生成的数据报）并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报（待转发的数据报）并进行发送。 I P层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时， I P首先检查目的 I P地址是否为本机的 I P地址之一或者 I P广播地址。如果确实是这样，数据报就被送到由 I P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 I P层被设置为路由器的功能，那么就对数据报进行转发（也就是说，像下面对待发出的数据报一样处理）；否则（ 2）数据报被丢弃。路由表中的每一项都包含下面这些信息：

•目的I P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（见图 1 - 5），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-hop router）的 I P地址，或者有直接连接的网络 I P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 I P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（我们将在 9 . 2节中详细介绍这些标志）。

• 为数据报的传输指定一个网络接口。

I P路由选择主要完成以下这些功能：

路由表中找完整主机地址匹配，找的就将包转发到该条目指明的下一路由或直连主机

否则，路由表中找网络号匹配，找的就将包转发到该条目指明的下一路由或直连主机

否则，转发到默认条目指定的下一路由或直连主机

否则，那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或“网络不可达”的错误。

注意：

• 数据报中的目的 I P地址始终不发生任何变化（在 8 . 5节中，我们将看到，只有使用源路由选项时，目的 I P地址才有可能被修改，但这种情况很少出现）。所有的路由选择决策都是基于这个目的 I P地址。

每个链路层可能具有不同的数据帧首部，而且链路层的目的地址（如果有的话）始终指的是下一站的链路层地址。在例子中，两个以太网封装了含有下一站以太网地址的链路层首部，但是 S L I P链路没有这样做。以太网地址一般通过 A R P获得

 

子网寻址

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。

与3 0个C类地址相比，用一个包含 3 0个子网的 B类地址的好处是，它可以缩小 I n t e r n e t路由表的规模。

 

子网掩码

 

给定 I P地址和子网掩码以后，主机就可以确定 I P数据报的目的是：( 1)本子网上的主机；(2)本网络中其他子网中的主机（地址类别和掩码）；( 3)其他网络上的主机。如果知道本机的 I P地址，那么就知道它是否为 A类、 B类或 C类地址(从 I P地址的高位可以得知)，也就知道网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。

 

特殊情况的ip地址