IP协议详解(IP协议格式、IP地址管理、路由转发)

IP协议详解(IP协议格式、IP地址管理、路由转发)⽬录
1. IP协议格式
如图:
4位版本:标识当前是ipv4协议。
4位⾸部长度:和TCP⼀样,计算出来的是数值,需要乘以4,才是具体的⾸部长度。
⾸部长度 = 4位⾸部长度(DEC) * 4 ,单位字节
8位服务类型(TOS):前三位代表优先级,但是弃⽤了,接下来四位依次是:最⼩延时(ssh)、最⼤吞吐量(ftp)、最⾼可靠性、最⼩成本。剩下⼀位是保留位。
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16
16位总长度:能够表⽰ip数据包的最⼤长度为2,单位为字节,包含了ip头部和ip数据包的有效载荷。
16标识:标识哪些ip数据报是同⼀条数据。
3位标志:
第⼀位表⽰保留位。
第⼆位表⽰禁⽌分⽚。
第三位表⽰分⽚是否结束。
1:表⽰后⾯还有分⽚
0:表⽰后⾯没有分⽚
13位⽚偏移:表⽰在同⼀条数据当中的哪⼀个位置。镁合金切削液
8位⽣存时间(TTL):经历路由器的最⼤跳数,换句话说,路由器能够转发该条数据的最⼤次数。
每经历⼀个路由器转发,TTL减1。电伴热带温控
TTL > 0:表⽰路由器还可以继续转发。
TTL == 0:路由器就直接将这条ip数据丢弃了。
ip数据报的TTL默认⼀般是64。
盆角齿8位协议:记录上层协议该条数据需要递交给传输层的哪⼀个协议。
16位⾸部校验和:检验数据在传输过程中是否失真。
32位源ip地址、32位⽬的ip地址
① 链路中的结点都会对ip数据报进⾏分⽤,获得⽬的ip地址之后,进⾏路由传输。
② ⼀般情况下,在⽹络传输过程中是不会篡改ip地址的。
③ 当ip是私⽹ip地址的时候,会被NAT服务器进⾏修改。
ip协议⽤来表⽰⼀条数据所使⽤的是:(⼀条ip数据报)
16位总长度 + 16位标识 + 3位标志 + 13位⽚偏移
16位总长度能够标识的数据最⼤为65536Byte,如果传输层递交给⽹络层ip协议的数据超过65536Byte,那应该如何做?
答案是在⽹络层的ip协议进⾏分⽚传输。
那么,问题来了,TCP需要ip协议进⾏分⽚吗?
解答:不需要进⾏分⽚,因为TCP协议在传输数据的时候,严格按照MSS进⾏传输,⽽MSS⼀定是⼩于MTU的,⽽⼀般⽹卡的MTU 都是1500字节,换句话说,TCP在每次传输数据的时候都是不会超过1500字节的。因此,MSS是远远⼩于65536字节的,因此也就不会触发ip协议进⾏分⽚传输。
UDP需要ip协议进⾏分⽚吗?
解答:有可能需要进⾏分⽚,因为UDP协议是没有类似于MSS存在的,因此,UDP的数据的最⼤长度是65536字节,⽹络层递交给数据链路层⼤⼩必须⼩于MTU的,因此,⼀旦UDP递交给⽹络层ip协议的数据加上ip协议报头之后,总长度⼤于了当前主机的MTU⼤⼩时,就会需要进⾏分⽚传输。
注:因为UDP协议是不可靠的,在ip数据报转发的时候,都有⾃⼰的路由转发路径,可能会造成丢失。
2. IP 地址管理
ip地址的分为两个部分,⽹络号和主机号⽹络号:保证互相连接的两个⽹段具有不同的标识。
主机号:同⼀⽹段内,主机之间具有相同的⽹络号,但是必须有不同的主机号。
换句话来说,ip地址 = ⽹络号 + 主机号⽹络号:在⽹络中标识了⼀堆的⽹络。
主机号:在同⼀⽹络号中标识不同的主机。
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ipv4版本的ip地址:本质是uint32_t,范围是[0 , 2 - 1]。
2.1 早期地址管理⽅式
早期ip地址的划分⽅式:A类、B类、C类、D类、E类。
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A类:
B类:
C类:
需要注意的是:
在⼀个⽹段中都会有⼀个⽹络号的和⼴播号,即 192.0.0.0 ~ 192.0.0.255
⽹络号:主机号全为0的ip地址,就为该⽹段中的⽹络号
⼴播号:主机号中全为1的ip地址,就为该⽹段中的⼴播号
127.0.0.1 :本地回环⽹卡地址(通常⽤来测试⾃⼰机器的⽹络连通性)
0.0.0.0:代表本地所有的⽹卡地址
2.2 CIDR⽅式
引⼊CIDR⽅式,是为了更加精细的划分⽹络当中的主机数量⽽诞⽣的,并且CIDR⽅式也引⼊了⼦⽹掩码。
⼦⽹掩码: 本质也是uint32_t的整数,但是这个整数从最⾼的⽐特位到某⼀个低位的⽐特位之间⼀定是全1的,且中间是没有0的。计算当前⽹络的⽹络号:
⽹络号 = ip 地址 & ⼦⽹掩码
注意:这已经和之前的ABC类地址没有关系了,这是新的划分⽅式。
如何得到当前⼦⽹中的IP地址使⽤多少个⽐特位作为主机号?
解答:⼦⽹掩码取反等于当前最⼤的主机号
取反之后,有多少⽐特位为1,则表⽰当前⼦⽹当中的ip地址使⽤了多少个⽐特位当作是主机号。

本文发布于:2024-09-23 20:17:27,感谢您对本站的认可!

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