第4章互联网协议IP

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1、第4章互联网协议IP要求：1、掌握IP协议的特点2、掌握IP数据报的格式3、掌握IP数据报分片及重组机制4、了解IP选项的使用5、掌握IP数据报选路的原理及算法6、掌握路由表的一般形式及默认路由的概念7、掌握IP软件对IP数据报的处理4.1IP层的地位与特点1.IP层的地位IP层是通信子网的最高层，提供无连接的数据报传输机制。目的是屏蔽底层物理网络细节，向上提供一致性。以太网帧令牌环帧IP数据报传输协议分组2.IP层的特点不可靠:分组可能丢失，乱序等，不做确认；无连接:每个分组都独立对待；尽力投递:不随意放

2、弃分组；点到点。点到点和端到端应用层传输层IP层物理接口层硬件层端到端点到点网络1网络2网络3主机1主机2路由器1路由器2应用层传输层IP层网络接口层应用层传输层IP层网络接口层网络1网络2网络3IP层网络接口层IP层网络接口层端到端端到端点到点点到点点到点点到点点到点点到点点到点无连接交付服务提供了一个其它一切赖以存在的基础。端到端可靠的传输服务提供了应用所依赖的更高层平台。点到点不可靠无连接分组投递服务端到端可靠传输服务应用服务点到点：对等实体间的通信由一段一段的直接相连机器间的通信组成。端到端：对等实

3、体间的通信象拥有一条直接线路，而不管中间要经过多少通信节点。3.互联网服务的三个概念层次IPTCP4.IP层的主要功能(1)无连接数据报的投递（数据结构，静态特性）(2)数据报寻径（选路，操作特性）(3)差错与报文控制（管理特性）4.2IP数据报1.数据报一般格式首部数据区20字节固定部分0-40字节选项总长度：（首部+数据区），按字节计数，最大长度216-1=65535字节；首部长度：4字节计数，最大长度24-1=15，即15*4=60字节。2.数据格式（数据结构）版本头长服务类型总长度标识符分片偏移标志

4、TTL协议首部校验和源IP地址目的IP地址IP选项（可选）填充数据……03478151631（1）版本字段长度为4比特，标示IP协议版本，对于IPv4，该字段值为4。（2）头长字段长度为4比特，给出以4字节为单位计数的数据报首部长度。如果数据报头不包含任何选项，则头长为20字节，此时该字段值为5。（3）总长度该字段描述整个数据报的长度，包括头部和数据部分。由于该字段占2字节，所以IP数据报最大长度为64KB(216-1)。（4）服务类型(TOS)与区分码点服务(DSCP)功能：指定本数据报的处理方式说明：T

5、OS不是必须实现的DTRMU优先级D(Delay),T(Throughout),R(Reliability)M(Monetarycost),U(Unused)优先级：8种，0-普通级别，7-网络控制区分码点服务(DSCP)（RFC2474、2475）未用码点功能：把码点值映射到底层服务，多个码点可映射成同一服务。3组服务：XXXXX0IETF分配使用XXXX11本地使用或用于实验XXXX01本地使用或用于实验（将来也可由IETF分配）说明：XXX000对应原来的8个优先级（5）标识符该字段标识主机发送的每一

6、个数据报，它是一个无符号整数。主机每发送一个数据报，把该标识值+1，作为下一个数据报的编号。该字段占2字节，以保证在重复使用一个编号时，具有相同编号的上一个数据包已从网上消失。（6）标志和分片偏移受硬件决定，每种物理网络都限制了最大帧长度，称为网络最大传输单元(MTU)。当一个数据报较大，无法使用一个帧传输时，IP模块将它分为多个较小的片，并为各个分片构造单独的IP数据报。IP数据报使用标识、标志和分片偏移三个字段对数据报的分片和重组进行控制。（8）校验和（首部）计算步骤：(1)16比特分组；(2)校验和清

7、‘0’(3)求所有16比特之和(4)把求得的和模216-1(5)在(4)的基础上求二进制反码校验步骤：同计算步骤的前4步，结果为‘0’时正确。（7）寿命字段TTL：数据报延迟控制功能：防止数据报在网中循环流动，或延迟过长；处理：每经过一个路由器，TTL减1；TTL=0，丢弃数据报，并向源站发回超时报告（ICMP）。4.3数据报的分片控制1.数据报的封装(以太网帧类型0800H)问题：每个网络有固定的MTU，若IP报文长度大于MTU，怎么办？2.数据分片例：IP数据报长度1400字节，网络MTU620字节，如

8、何分片？数据报首部数据报数据区帧头帧数据区首部数据（1600字节）数据1（600字节）数据2（600字节）数据3（200字节）首部数据（1600字节）数据1（600字节）数据2（600字节）数据3（200字节）首部数据1（600字节）首部数据2（600字节）首部数据3（200字节）问题1：如何组装分片？(1)如何标识同一个数据报的各个分片？(2)如何标识同一个数据报分片的顺序？(3)如何标识同一个数据报分片的结束