IP 协议

IP协议它不能保证ip数据报能成功地到达目的地,IP协议仅提供最好的传输服务。

 

错误处理

• 丢弃该数据报
• 发送ICMP消息给数据源，通知丢弃了该数据报
• 任何可靠性必须由上层来提供（如TCP）

 

IP首部

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IP首部，普通的IP首部长为20字节，除非含有选项字段。

• 版本(4bit)
  • 目前协议版本号4，因此也叫IPv4
• 首部长度(4bit)
  • 如果有选项字段，则包含选项字段
  • 有多少个32bits
  • 普通IP数据包(没有任何选项)该字段值是5 也就是20字节
• TOS（服务类型,8bit）
  • 3bit优先权子字段（现在已经被忽略）
  • 4bitTOS，分别代表
    • 最小延时
    • 最大吞吐量
    • 最高可靠性
    • 最小费用
    • 4bit中只能置其中1bit
    • 如果所有4bit均为0，那么就是一般服务
  • 1bit未用但必须置0
• 总长度(16bit)
  • 整个数据包的长度，以字节为单位
  • 利用首部长度，和总长度，就能知道数据内容的起始位置和长度。
• 标识位(16bit)
  • 唯一的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
• 标志字段(3bit)
• 偏移字段(13bit)
• TTL(time-to-live,8bit)
  • 数据报可以经过的最多路由器数
  • 默认32/64，没经过一个路由器减1，
  • 0时，丢弃数据报，并发送ICMP报文通知源主机。
• 协议字段(8bit)
  • 识别哪个协议使用IP在传数据
• 首部校验和(16bit)
  • 根据IP首部计算的校验和码。
  • 不对首部后的数据进行计算
    • 数据自有数据的校验位保证
  • 校验方法
    • 首先将首部校验和字段置0
    • 对首部每个16bit进行二进制反码，
    • 然后求和
• 源IP地址(32bit)
• 目的IP地址(32bit)
• 选项字段
  • 安全和处理限制
  • 记录路径
  • 时间戳
  • 宽松的源站选路
  • 严格的源站选路

 

不同应用间，建议使用不同TOS值；tcpdump输出即是这个值。

 

0x10 --> 000 1000 0 

三种颜色代表TOS 3bit优先权子字段,4bitTOS,1bit未用但必须置0

 

IP路由选择

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概念上路由选择

• 目标主机与源主机直接相通
  • 则IP数据报直接送到目标主机上
• 否则
  • 主机把数据报发往默认的路由器上
  • 由路由器来转发该数据报

 

IP层设置为路由功能：

• 一般来讲
  • IP可以从TCP,UDP,ICMP,IGMP接收数据(本地生成的数据)并进行发送
• 路由功能
  • IP还可以从一个网络接口接收数据报(待转发的数据报)并进行发送。
  • IP层在内存中维护一个路由表，路由表每一项包含
    • 目的IP地址
    • 下一站路由器的IP地址
    • 标志(两个)。
      • 1个指明目的IP地址是网络地址还是主机地址。
      • 2个指明下一站路由器是否为真正的下一站路由器。
    • 为数据报的传输指定一个网络接口
  • 主要完成的工作
    • 搜索路由表，完全匹配
      • 寻找能与目的IP地址完全匹配的条目。
      • 找到，则把报文发给该条目指定的下一跳路由
    • 搜索路由表，网络号匹配
      • 寻找能与目的网络号相匹配的条目
      • 找到，则把报文发给该条目指定的下一跳路由
    • 搜索路由表，寻找标为“默认”的条目
      • 则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。
    • 上面三步都失败
      • 数据不能被传送，
    • 优先级 主机匹配-->网络匹配-->默认路由

 

子网寻址

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不是把IP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。

 

这样做的原因是因为 A类和B类地址为主机号分配了太多的空间，

可分别容纳的主机数为2^24-2和2^16-2。

 

主机好全0，全1 是无效地址。

 

与30个C类地址相比，用一个包含30个子网的B类地址的好处是，它可以缩小路由表的规模。

 

子网掩码

 

• 32bit
• 确定哪些是网络号(1)，哪些是主机号(0)；
• 给定IP地址和子网掩码后
  • 主机就可以确定IP数据报的目的地
    • 本子网上的主机
    • 本网络中其他子网中的主机
    • 其他网络上的主机