第六章 IPv4地址详解

IPv4地址详解

一、IPv4协议以及IPv6协议的报头结构

IPv4和IPv6定义了三层地址，IP地址比MAC地址要重要的多，

动态路由选择协议RIP、EIGRP、OSPF、ISIS、BGP。

数据报头的格式。

Dual Stack 双栈式迁移

二层报头+报尾一共18Byte，而三层报头和四层报头的长度，必须能被4Byte整除。

IPv4报头长度为 20-60Byte不等，IPv6报头长度为40Byte。IPv6支持所有IPv4的功能，并且更多。

IPv4协议报头详解

图中一行标识标识4Byte

1、Version 版本 IHL 报头长度 Type of Service 服务类别 Total length

Version：协议版本；

IHL：报头长度；

Type of Service（QoS服务质量）：当网络拥塞时，有些应用对网络质量（延迟、抖动、丢包）敏感度比较高（电话、视频会议），给各类应用数据流量上色，来保证重要的数据流量能被转发走；

Total Length：连同三层报头在内，整个数据包的字节长度，所以数据段长度=Total Length-IHL。

2、三层切片

Identification 标识符，标记属于同一个数据包的分片；

Flags 标记， 0 | DF | MF，不要切片位，更多分片位，PMTUD路径MTU检测

Fragment Offset 分段偏移量，4000 A1 1500 A2 1500 A3 1000，A1 0 A2 1501 A3 3001

3、TTL，Protocol，Header Checksum

Time to Live（TTL）：存活时间，限制了数据包最多能传多少跳（Hop），每经过一个节点就算一跳，每个三层设备都会有分组修改引擎，来修改三层报头中的TTL字段和Header Checksum字段。TTL有8bit，意味着最大值为255。TTL存在的意义就是防止路由选择环路（Routing Loops）， 让数据包永久性的消耗带宽资源，以及CPU的运算资源。

Protocol：用来告诉三层网络设备，这个数据包使用的什么四层协议。

ICMP 1、IGMP 2、TCP 6、UDP 17、EIGRP 88、OSPF 89、PIM 103

Header Checksum（报头校验和）：完整性检查

4、Source Address

源IP地址，企业内网的主机，一般都是采用私有地址，为了让内网主机可以访问外网，会在企业网边界部署边界网络设备，设置一个地址转换，通过地址转换，让源IP地址从私有地址变成公有地址。

5、Destination Address

目的IP地址 ，当主机从外网访问内网时，目的IP地址会从共有地址变成私有地址。

6、options 可选项 padding 填充项

一般情况下这两项是没有的，options为一些高级功能，例如：测试从源到达目的地，经过了哪些路径；测试报文往返的延迟；测试报文在哪里会丢包；管理员或网络工程师在组网测试时，会使用一些可选项功能，测试完毕，网络正式上线后，还是需要对其进行关闭。options最多可以填充40Byte，填充项padding的作用是不断添加连续的0，让报头长度最终能被4Byte整除。

IPv6协议报头详解

如果三层协议使用IPv6协议，它可以在网络上添加多个报头，第一个为主报头，其他为扩展报头，扩展报头即IPv4可选项字段当中包含的功能。

1、Version、Traffic Class、Flow Label

Version：同IPv4；

Traffic Class：同Type of Service；

Flow Label（流标签）：标识数据包。

2、Payload Length、Next Header、Hop Limit

Payload Length：数据段长度；

Next Header：同Protocol；

Hop Limit：同TTL。

3、Source Address

4、Destination Address

二、IPv4地址格式

x.x.x.x 32 bit 点分十进制 0-255

三、IPv6地址格式

xxxx:xxxx:xxxx:xxxx 冒号分十六进制

四、为何IPv4和IPv6被称为路由协议

五、被路由协议和路由选择协议的关系