3.7计算机网络（IP数据报格式，IP数据报分片，IPv4）

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IP

1.IP数据报格式

2.IP数据报分片

3.IPv4

1.分类的IP地址

2.网络地址转换NAT

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IP

1.IP数据报格式

数据部分是运输层的传输单元，有TCP段，也有UDP段
首部也可称为是IP数据报的头部
IP数据报如果过大的话，我们就会对它进行分片，分割成的小单元就是分组

对于任何一个IP数据报来说，首部的固定部分都是20字节，可变部分也就是可有可无，大部分情况下是没有可变部分的

版本字段有4位
首部长度也是4位 首部长度要乘以4B才是实际的长度
最小十进制取值为5，表示IP数据报首部只有20字节固定部分
最大十进制取值为15，表示IP数据报收宝宝包含20字节固定部分和最大40字节可变部分

填充字段：确保首部长度为4字节的整数倍，使用全0进行填充
总长度：占16比特，表示IP数据报的总长度(首部+数据载荷)
最大取值为65535，以字节为单位
生存时间TTL:
占8比特，最初以秒为单位，最大生存周期为255秒，路由器转发IP数据报的时候，把IP数据报首部中的该字段的值减去IP数据报在本路由器上所耗费的时间，若不为0，就转发，否则就丢弃
现在以"跳数"为单位，路由器转发IP数据报的时候，把IP数据报首部中的该字段的值减1，如果不为0，就转发，否则就丢弃

2.IP数据报分片

MTU指的是链路层的数据帧可以封装数据的上限
以太网的MTU是1500字节
如果我们传送的数据报长度超过了某一个链路的MTU值要怎么办?

这个时候，数据链路层不能把它封装成帧。需要将原来的IP数据报分片为更小的IP数据报，使用分片来解决问题，使用分片的前提是这个IP数据报本身同意进行分片

标识：同一数据报的分片使用同样标识
标志：只有2位有意义x_ _
中间位DF(Don’t Fragment)
DF=1, 禁止分片
DF=0，允许分片
最低位MF(More Fragment)
MF=1,后面还有分片
MF=0，代表最后一片/没有分片
只有DF=1，MF才有意义
片偏移:
指出较长分组分片后，某片在原分组中的相对位置。以8B为单位，除了最后一个分片以外，其他的每个分片长度一定是8B的整数倍

 题目要求分片长度不要超过1420B，也就是MTU为1420B，但是这1420B中有20B是要给首部的，剩下的1400B才可以作为分片的数据部分
我们就把数据部分进行切割，尽可能使得分割完的数据部分越大越好

3.IPv4

现实生活中，A要去好朋友B的家里的话，那么他首先就得知道B的地址，这样才可以找到B
同样道理，两台主机A,B要想进行通信的话，他们应该也要知道对方的地址，这样才能进行连接，然后发送信息，信息沿着链路，然后顺着路由器的转发，直到转发到主机上
所以，应该要知道是在哪一个网络，在哪一台主机，IP地址唯一标识网络上的一台主机或者路由器的接口
我们知道每一台主机的IP地址都不一样，为了进行区分，就得对IP地址进行编码，并不是随便分配的

• IP编址的历史阶段
  • 分类的IP地址
  • 子网的划分
  • 构成超网(无分类编址方法)

1.分类的IP地址

①对于主机或者路由器来说，IP地址都是32位的二进制代码
②为了提高可读性，一帮在32位的IP地址中每隔8位就插入一个空格(机器中是没有这样的空格的)
③为了便于书写和记忆，我们通常用等效的十进制数字标识，并且在每一段数字之间加上一个小数点，这就是点分十进制表示法

 

 

 

网段个数指的是它可以分配多少个网络号
私有IP地址，也就是说只能用于私有网络或者专用网络，比如说学校的校园网，办公室的网络

 

 

2.网络地址转换NAT

路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律而不进行转发
不过私有的IP地址也是可以和外部网络进行通信的，就比如说，你在机房中也是可以用电脑来看电影的，这就说明和外部互连网进行了通信
那么，这个通信过程是怎么完成的呢
这就是接下来要说的网络地址转换NAT

端口号是用来标识某台主机上的具体应用，比如说IP标识到了是哪一台主机，但是主机上有微信，QQ等程序，通过端口才知道具体和哪个程序进行通信，接下来以主机A和主机B进行通信作为例子