6、7、8章:IP协议及IP数据报转发和ICMP

第6章 网际协议:无连接数据报交付(IPv4)

6.3 互联网体系结构和基本原理

互联网是围绕着一个分层结构中的三个概念化网络服务来设计的;这个结构相当健壮且有很强的适应性,使互联网取得了很大成功。

6.7 数据报格式及个部分讲解

IP协议的版本,通信双方使用的协议版本须一致,目前普遍使用IPv4,IPv6目前处于起步阶段。

它给出用32位字来度量数据报首部长度。除了IP选项及相应的填充字段外,首部其他字段长度是固定的。若不含IP字段长度为20字节,则首部长度为5(0101)。

服务类型:

只有在使用区分服务时,这个字段才起作用。

总长度:

总长度指首都及数据之和的长度,单位为字节。

因为总长度字段为 16位,所以数据报的最大长度为 216-1=65 535字节。在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式,其中包括帧格式中的数据字段的最大长度,即最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时,此数据报的总长度 (即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。

IP软件在存储器中维持一个计数器,每产生一个数据报,计数器就加 1,并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号,因为 IP是无连接的服务,数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU 而必须分片时,这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。

占3 位,但目前只有2位有意义。标志字段中的最低位记为 MF (More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为 DF(Don’t Fragment),意思是“不能分片”。只有当 DF=0时才允许分片。

较长的分组在分片后,某片在原分组中的相对位置。也就是说,相对用户数据字段的起点,该片从何处开始。片偏移以 8个字节为偏移单位。这就是说,每个分片的长度一定是 8字节 (64位)的整数倍。

生存时间字段常用的英文缩写是TTL (Time To Live),其表明数据报在网络中的寿命。由发出数据报的源点设置这个字段。其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜围子,因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为 TTL的单位。每经过一个路由器时,就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于 1 秒,就把TTL值减 1。当 TTL值为 0时,就丢弃这个数据报。

协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。比如:

这个字段只检验数据报的首部,但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器,都要重新计算一下首都检验和 (一些字段,如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化)。不检验数据部分可减少计算的工作量。

源地址:32位,源站IP地址

目的地址:32位,目的站IP地址

每种分组交换技术都给一个物理帧可传送的数据量规定了一个固定的上界:例如,以太网限制传输1500字节的数据(这里不包括以太网帧的首部的长度,一般为18字节,目标MAC,源地址MAC,物理帧类型2字节,CRC数据校验4字节),这些限制称为最大传输单元(MTU)。

TCP/IP软件并没有涉及符合物理网路限制的数据报,而是选择一个合适的初始数据包大小,同时提供一种机制,在数据包经过小MTU网络时,把数据包分解为更小的片,这些小片为数据包片,数据报分解过程为分片。

数据报分片意味着把一个数据包分为几片,每片的格式都与原来的数据报格式相同。

6.9 小结

TCP/IP互联网软件所提供的基本服务是一种无连接的、不可靠的、尽最大努力的分组交付系统,网际协议(IP)正式规定了互联网分组的格式,称为数据报,并且非正式地包含了无连接交付的思想。

类似于一个物理帧,IP数据报被划分成首部和数据区。数据报首部包含了源和目的IP地址、分片控制、优先级以及用来捕捉传输差错的校验和等信息。除了固定长度的字段,每个数据报首部都可包含一个选项字段。选项字段的长度可变,取决于选项号、选项类以及分配给每个选项的数据区的大小。选项用来帮助监视和控制互联网,允许指定或记录选路信息,或当数据报在互联网上传输时收集时间戳.

第7章 网际协议:转发IP协议报

7.2 互联网中的转发

术语路由选择用在因特网的分组交换系统中,指的是为要发送的分组选择一条路径的过程,术语路由器是指做出这中选择的一台计算机,近来,术语转发来表示为分组选择路径的过程。

7.3 直接交付和间接交付

不严格讲,转发可以分为直接交付和间接交付,直接交付是数据包从一台机器通过物理网络直接传输到另一个机器,这是所有互联网的基础。只有当两台机器同时连接到同一底层物理传输系统时(比如同一个以太网)才可以直接交付。间接交付在目的站不在一个直接互联的网络中时,从而强迫发送方将数据报传递给一个路由器进行交付。

7.3.1 单个物理网络上的数据报交付

拥有一颗比九万五千公里还辽阔的心,

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