IP协议学习笔记

IP协议学习笔记 1 / 4 http://www.csna.cn IP 协议报头详解 IP，全称 Internet Protocol，中文名为因特网协议。 IP 协议有两个基本任务：提供无连接的和最有效的数据包传送；提供数据包的分割及重组以支持不同最大传输单元大小的数据连接，其报头结构和解码如下图所示： 0bit 15 16 31bit 版本头部长度区分服...

1 / 4 http://www.csna.cn IP 协议报头详解 IP，全称 Internet Protocol，中文名为因特网协议。 IP 协议有两个基本任务：提供无连接的和最有效的数据包传送；提供数据包的分割及重组以支持不同最大传输单元大小的数据连接，其报头结构和解码如下图所示： 0bit 15 16 31bit 版本头部长度区分服务字段总长度标识标志分段偏移量生存时间上层协议校验和源 IP 地址目标 IP 地址选项（图１ IP 协议结构）（图２科来网络分析系统之 IP 协议解码）版本目前常见的版本号是 4，因此有时也叫 IPV4。首部长度用来标识以 32bit 字长的 IP 头的长度，也包括可选项，这是一个 4bit 的字段，因此首部最长为 60 个字节。没有选项的 IP 头的值为 20 字节，长度为 5。 2 / 4 http://www.csna.cn 区分服务字段当数据报由路由器从源主机发到目的主机时，服务类型可以影响数据报的路径。服务类型允许高层应用和进程指出它们需要从路由器获得的质量和服务类型。因为很少使有，一般值都为 0，这是一个期望值。总长度以字节为单位定义了整个 IP 数据报的长度，该值包括 IP 头和数据报中所携带的数据。标识在数据报发送之前，发送主机给每个数据报一个 ID 值，此 ID 唯一的标识了数据报或数据报的流，而目的主机也利用此 ID 对收到的数数报进行重组。当然如果收到的数据对传输的介质而言太大时，则会对数据进行分段，对于分段的数据包则分配相同的 ID，我们在后面会有详细的描述。分段标识第 0 比特= 预留位，必须置 0；第１比特= 可以取下列两个值之一： z ０= 可能分段； z １= 没有分段；用于发送主机或网关进行分段，如果支持（此位置０）就在传输前将数据流分成较小的块，如果不支持（此位置１）主机或网关就不能对数据进行分段；当然还有一种情况，那就是你网络的 MTU 值决定是否对数据进行分段。以太网帧最大为 1518 字节。第 2 比特= 可以取下列两个值之一： z ０= 最后一段； z １= 更多分段；该值用来表示此数据报是数据流中的最后一个或者后面还有更多的段。当然，只有一个段，则此比特值为 0，表示这是第一个，也是最后一个。目的主机收到数据报时，观察此 ID 并检查此位的值，以确定这是最后一个数据报或者后面还有更多的数据报。如果还有后续数据报，则主机将数据报保存在内存中直到所有具有相同 ID 的其它数据报的到来，然后重组报文将其传送到高层相应的协议处理。通过对 ID 值的匹配和参考最后一个或几个比特是０或１，主机就可以知道何时停止等待下一报文，何时开始重组报文。 3 / 4 http://www.csna.cn 分段偏移量分段偏移量用来标识数据报在发送数据流中的位置，也就是用同一个 IP 标识发送多个数据报时的顺序号。发送主机总是给第一个数据报的偏移赋值０。而分配给以后的数据偏移值则跟 MTU 有关，接收主机通过此偏移值将数据重组或检查数据是否丢失。我们以一个例子来学习分段偏移量：我们执行 ping 192.168.0.1 –l 3000 （192.168.0.1 为网关），进行抓包，然后来查看偏移量的值，如下图：从上图可知中，共捕获到了三个数据包，第一个协议是 ICMP，后面两个是 IP Fragment，前面两个数据包的大小是 1518 字节，第三个是 86 字节。第一个数据包的 IP 偏移量是 0，第二个是 185，第三个是 370。那这个偏移量是怎样算来的呢？首先我们来看这三个数据包传输的数据大小： IP 分段标志 IP 偏移量传输数据更多分段置 1 0 1518-14-20-8-4=1472 更多分段置 1 185 1518-14-20-4=1480 更多分段置 0 370 86-14-20-4=48 上表中，第 1 个数据包中，多了一个 ICMP 报头，所以在计算传输的数据时，多减了 8 个字节的 ICMP 报头，而后面的两个数据包由于不存在 ICMP 的报头开销，所以不需要减去 8 字节的 ICMP 报头。将传输的数据加起来，1472+1480+48=3000，与执行的命令参数完全吻合。 4 / 4 http://www.csna.cn 注意：如果有更多的分段，按照此规则依次累加即可，同时所有分段数据包的 IP 标识都是相同的。现在回到对偏移量的介绍：我们知道，段以 8 字节为单位，而第一个数据包传输的数据为 1472，也就是有 184 个段（1472/8），所以第二个数据报的偏移则为 184+1=185，依次类推，第三个数据包应是 184+185（1480/8）+1=370。生存时间生存时间（time to live）用来设置数据报可以经过的最多路由数和数据报的生存时间，并保证不能被传送的数据报被丢弃，通常情况下，生存时间由源主机设置，但最大值不能超过 255。数据报每经过一个网关时，生存时间的值都为减去 1，当值减为 0 时，此数据由会被生存时间减为 0 的设备发送 ICMP 报文给源主机。上层协议此字段来标识哪一个高层协议处理此信息，这里简列举几个： 6（TCP） 17（UDP） 1（ICMP）校验和因为 IP 是一个无连接的协议，因此它并未实现任何类型的错误纠正机制，IP 只是将数据报发送出去，给其编址并希望能达到目的主机。所以 IP 采用了简单的校验和机制来验证 IP 头和数据的完整性，从而保证源主机和目的主机在传输过程中没有任何变化。源 IP 地址发送主机的逻辑地址。目标 IP 地址目标主机的逻辑地址。可选项主机或网关可以实现可选参数，当使用可选参数时，主机或和网关都必须支持才能实现，当然可选项不是必须的。 CSNA 徐徐渐进

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