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IPv4数据报格式

news 2026/2/8 23:47:51
  • IPv4是IP协议的第四个版本(版本1-3和版本5都未曾使用过)
  • IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息
  • 以前还有个逆地址解析协议RAPR(Reverse APR)，它的作用是使只知道自己MAC地址的主机能通过RAPR找到其IP地址，而现在的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)协议已经包含了RARP的功能，所以RARP已淘汰不用了
  • 在Internet中，允许一台主机有两个或两个以上IP地址，这两个IP地址的网络号必然不同。如果一台主机有两个或两个以上IP地址，说明这个主机属于两个或两个以上的逻辑网络。同一时刻一个合法的内网IP地址只能分配给一台主机，否则会引起IP地址冲突

IP数据报的格式

当IP数据报每经过一个路由器，生存时间TTL就减1，并重新计算首部检验和

  • 版本：占4位，IP协议的版本
  • 首部长度：占4位，以4字节为单位，0101就代表5个4字节，即20字节(不使用可选字段)
  • 区分服务：占8位，一般情况不使用这个字段
  • 总长度：占16位，指首部和数据之和的长度，以字节为单位，因此数据报最大长度为65535B。以太帧的最大传送单元为1500B，因此当一个IP数据报封装成帧时，总长度超过了1500B，就要分片(一片就是一个帧的数据部分)(每一片都有首部，并且都是20字节)

  • 标识(identification)：占16位，是一个计数器。每产生一个数据报就+1，并赋值给标识字段，但它并不是“序号”(因为IP是无连接服务)，同属一个数据报的数据报片用相同的标识，以便最后重装成原来的数据报。(目的主机根据IP首部中的标识、标志、片偏移字段来完成对片的重组)
  • 标志(flag)：占3位，目前只有两位有意义。最低位是MF(more fragment),MF=1表示后面还有分片，MF=0表示最后一个分片，中间一位是DF(don't fragment),DF=0时才允许分片
  • 片偏移：占13位，指出较长的分组在分片后，某片在原分组的相对位置(相对于数据报的数据字段的起点)，以8个字节为偏移单位，除了最后一个分片外，每个分片的长度一定是8B的整数倍
  • 生存时间(Time To Live，TTL)：占8位，是数据报在网络中可通过的路由器数量的最大值(跳数限制)，路由器在转发分组前，把TTL减1，若TTL被减为0，则该分组必须丢弃
  • 协议：占8位，指出分组携带的数据部分使用何种协议，即分组数据应上交给哪个协议处理。值为6表示TCP，为17表示UDP，1表示ICMP，89表示OSPF
  • 首部检验和：占16位，只检验分组首部(不是CRC检验码，是反码求和运算)，不检验分组数据部分
  • 源地址字段：占4B，标识发送方的IP地址
  • 目的地址字段：占4B，标识接收方的IP地址
  • 选项字段：动态增加IP数据报功能，但实际上很少被使用，因此IPv6的IP数据报的首部长度(指的是基本首部)就做成固定的了
  • 填充：当IP分组首部长度不是4字节整数倍时，用填充字段填充

路由器转发分组的过程

网络利用率并非越高越好。根据排队论，网络利用率增大时，所引起的时延也会迅速增加

转发表里的两种特殊路由

主机路由的子网掩码是255.255.255.255

默认路由的子网掩码是0.0.0.0

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