计算机网络 part2

一、UDP协议

1、概述

UDP提供不可靠的服务，无连接（不存在建立连接的时延），首部开销相对TCP小，没有拥塞控制，提供最大努力交付，面向报文（无论多长的报文UDP也只加一个头部就往下发；TCP面向字节流）。通常用于允许一些数据丢失，但不允许交较大时延、传输少量数据（DNS）。

2、UDP首部格式（8字节）

• 源端口号：16位。
• 目标端口号：16位。
• UDP长度：16位。包括UDP首部和数据的总长度。最少为8。
• 校验和： 16位。
  1、临时添加12字节UDP伪首部，设置校验和为0。
  2、按16位（不足末尾补0）为单位数字将UDP伪首部、UDP首部、UDP数据以2进制反码相加求和。
  3、将16位的和放入校验和。
  4、校验：加UDP伪首部，按16位为单位计算2进制反码的和，结果为0则正确。

二、IP协议、

references：
OSI参考模型——网络层：IPv4协议和IPv6协议详解
IP协议

1、特点

• 无连接的、不可靠的分组传送协议；
• 尽最大努力交付；
• 是点对点的网络层通信协议；

2、IP首部格式（20~60字节）

1. 版本：4位，4是IPv4，6是IPv6；
2. 首部长度：8位。
3. 总长度：16位。总长度=首部长度+数据长度，最大(2^{16}-1=65535)字节。
4. 标识（Identification）：16位，用于分片重组。属于同一个分片的ID相同。
5. 标志（Flags）：3位，用于分片重组。第一位未使用，必须为0；第二位DF不分片标志，表示能否分片，1不能分片，0能分片。若DF为1且IP分片的长度大于MTU，则放弃该分片并发送ICMP差错报文向源主机报告；第三位MF更多分片标志，表示该分片是不是最后一个分片（后面还有没有分片），1表示不是，0表示是最后一个分片。
6. 片偏移：13位，表示分片在原始数据中的位置。单位为8字节，如片偏移10，则偏移量为80字节。最多表示偏移(2^{13}*8=65536)字节。
7. 生存时间（TLL）：8位，表示包可以经过多少个路由器的中转，每经过一个路由器，TLL减1。当TTL为0时，丢弃IP数据包并发送ICMP报文通知源主机。TLL可以防止数据包环路。
8. 协议：8位，表示使用IP的高层协议类型（IP首部的下一个首部），1是ICMP，2是IGMP，6是TCP，17是UDP。
9. 首部校验和：16位，校验IP的首部。
10. 地址：32位。
11. 目标地址：32位。

3、分片和重组

相关字段：标识、标志、片偏移。
1、最大传输单元（MTU）指定了网络中可传输数据包的最大尺寸，当分组的长度超过MTU，并且DF为0就要分片（DF为1且IP分片的长度大于MTU，则放弃该分片并发送ICMP差错报文向源主机报告）。每个片段的最大尺寸是MTU-IP头部长度，然后进行以下改动：总长度为当前片段大小；MF除了最后一个其他都为1；片偏移在原来片偏移基础上；首部校验和重新计算。
2、通过片偏移找到重组的顺序，MF为0表示所有分片已到达。

4、路径MTU发现

主机先发送整个数据包，并且将DF设为1。这样遇到长度大于传输单元时就会丢弃并返回ICMP报文。然后将ICMP通知中的MTU设为当前的MTU，然后根据这个MTU进行分片。然后再传输。如此往复，直到没有ICMP报文返回，则说明现在的MTU已经是真的MTU了。

三、ICMP

1、概述

ICMP协议是网络层协议。因为IP协议提供的是不可靠的服务，所以丢包后不能回复是否丢包和丢包的原因，所以通过ICMP完成。分为查询报文和差错报文。
IP数据报协议字段为1就说明协议是ICMP。

2、报文格式

1. 类型：8位。表示报文类型。1~127是差错报文，128以上是查询报文。
2. 代码：8位。标识对应的代码，和类型字段一起标识ICMP报文的详细类型。
3. 校验和：16位。

3、常见报文

1. 回显请求（类型8）、回显应答（类型0）：一台主机向另一个主机发送ICMP回显请求报文，如果途中没有异常（丢失，传输失败）就返回ICMP回显应答报文，说明这台主机存在。Ping命令使用的就是ICMP回显请求和应答报文。
2. 目标不可达（类型3）：网络不可达（代码0），主机不可达（代码1），协议不可达（代码2）。
3. 超时报文（类型11）：传输超时（代码0），分段重组超时（代码1）。