网络层协议高级知识

IP分片的原理：当ip数据包封装成帧的时候，必须符合数据帧格式的规定。当ip数据包的总长度小于或等于MTU值得时候，可以直接封装成一个数据帧。

如果ip数据包的总长度大于MTU值的时候，就必须分片，然后将每一分片封装成一个数据帧然后再转发。

 

IP分片的方式：

分片

再分片：当遇到MTU值更小的网络，再次分片。

分片重装：可以被源主机或其他路径上的任意路由器进行分片，然后每个分片经过路由到达慕的主机，再进行重装。

 

注：不同的网络有不同的MTU值。

比如以太网的MTU值是1500字节，PPP链路的MTU值是296字节

 

IP分片的特点：

1. 独立的ip数据报文：每个分片都有自己独立的ip数据报文（头部）
2. 标识（Identification）：注明哪些分片属于同一个数据包。标识一样的，表示由同一个原始IP数据包生成的分片。
3. 标志（Flags）：主要看抓包的flags字段下面的第三位MF(more fragments),该位上为1表示后面还有分片，为0，表示这个最后一个分片。
4. flags第二位都是0，表示允许分片。
5. 分片偏移：指的是该分片的数据部分在原始数据包的数据部分的偏移量。

 

例子：原始数据包的总长度为3000字节。

那么第一个分片的总长度为1500字节，其数据部分的长度为1500-20=1480字节，偏移0字节

第二个分片同样，其数据部分的长度为1500-20=1480 字节，偏移0字节

第三个分片，就是3000-1480-1480=40，偏移1480字节。

ip分片的安全问题。

IPv4和IPv6

IPv4缺点：1、地址空间使用效率比较低。

1. 预留资源和策略没有提供。
2. 不提供加密和鉴别的功能。

 

IPv6的优点：1、更大的地址空间

1. 更高效的路由基础结构
2. 更好的安全性
3. 更好的服务质量

 

IPv6取消了分片机制，自动探测网络中的MTU最小值，选择适合的路径去传输数据。

 

IPv6的包头的几个重要选项：

流量类型：指明为该包提供了某种“区分服务”

流标签：用于表示属于统一业务流的包。

跳数限制：类似于ipv4的生命周期TTL。

源地址

目的地址

 

注：ipv6取消了广播地址，采用任播地址。

流，指的是从一个特定源发向一个特定目的地的包序列。

 

IPv6地址表示：

128位地址是每16位划分一段，每段被转换为一个4位十六进制数，并用冒号隔开。

这种方法叫做冒号十六进制表示法。

 

1. 首选格式：将IPv6中的128位，也就是共32个字符完完整整，一个不漏地全写出来

0010000000000001 0000010000010000 0000000000000000 00000000000001

2、压缩格式：将地址省略0的表示方法，称为压缩格式

（1）每段中开头的0可省略；

（2）连续两个或多个都是0时，可直接用 “::”表示。

（3）在压缩IPv6地址时，一个IPv6地址中只能出现一次“::”

压缩前：2001:0410:0000:0000:FB00:1400:5000:45FF

压缩后：2001:410 ::FB00:1400:5000:45FF

 

• IPv6类型

1. 链路本地地址

用于链路上的令居之间以及令居发现过程，定义IPv6子网上的节点与主机和路由器的交互方式

 

只能在连接到同一本地链路的节点之间使用。（局域网）

 

链路本地地址的结构；

Registry：注册机构前缀地址分配机构

1) ARIN:负责北美、南美、加勒比以及非洲撒哈啦部分的IP地址分配。

2) RIPE负责欧洲、中东、北非、西亚部分地区（前苏联）

3) APNIC负责亚洲、太平洋地区

 

interface ID是接口ID，获取IPv6接口ID的最常用分方法使用EUI-64地址。

 

EUI-64地址是IEEE定义的一种基于64比特的扩展唯一标识符。

 

在无状态自动配置时， 使用(EUI)-64 (扩展通用标识符) 格式来填充

• 先将MAC从中间一分为二,中间填入FFFE,得到EUI-64
• 将U/L位取反

确保所选择的地址是唯一的,需要将MAC地址的第7位取反。

universal/local    U/L位,其中U=1代表全局惟一,U=0代表本地惟一

注：由于链路本地地址的前64位是固定的，所有链路本地地址的地址前缀都是FE80。

 

IPv6的换回地址：

0:0:0:0:0:0:0:1标识一个环回地址，也可::1

 

环回地址在ipv4的地址为：

127.0.0.0 255.255.255.0