计算机网络---IP数据报

(一)IP数据报格式

TCP/IP协议栈

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 IP数据报格式:

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 版本:IP协议的版本号 IPv4/IPv6   首部长度:单位是4B,最小为5,以4字节为单位  固定部分20B         区分服务:指示期望获得哪种类型的服务。     总长度:首部+数据,单位是1B

生存时间(TTL):字段占8位,IP分组在网络中可以通过的路由器数(或跳步数)。经过一个路由器-1,变成0则丢弃。

协议::字段占8位,指示IP分组封装的是那个协议的数据包。 例如下表,6为TCP,表示封装的为TCP段。

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 首部检验和:字段占16位,实现对IP分组首部的差错检测,只检验首部。

源地址和目的IP地址:32位,分别标识发送分组的源主机/路由器(网络接口)和接收分组的目的主机/路由器(网络接口)的IP地址。

可选字段::长度可变,范围在0~40B 之间,携带安全、源选路径、时间戳和路由记录等,用来支持排错、测量以及安全等措施。

填充:长度可变,范围在0~3B之间,全0,目的保证首部是4B的整数倍

标识:该字段占16位,标识一个IP分组,同一数据报的分片使用同一标识。

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/没分片

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位单位

总长度字段占16位:IP分组的总字节数(首部+数据)

    最大IP分组的总长度:2^16 -1=65535B   最小的IP分组首部:20B  

    IP分组可以封装的最大数据:65535-20=65515B 

(二) IPv4

① IP地址:IP地址(Internet Protocol Address)是指互联网协议地址,又译为网际协议地址。

IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。  -》百度百科

② IP编制的历史阶段:1.分类的IP地址;2.子网的划分;3.构成超网(无分类编址方法)

③分类的IP地址:

IP地址类型:

公有地址

公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址

私有地址(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址

A类 10.0.0.0--10.255.255.255

B类 172.16.0.0--172.31.255.255

C类 192.168.0.0--192.168.255.255

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 路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发。

类似与身份证,IP地址有些号码有表示含义;

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互联网中的IP地址:

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特殊IP地址:

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 分类的IP地址:

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 注意:

  •  A 类网络地址中,网络号 0 和 127 是保留地址不指派。0 表示“本网络”,127 保留作为本地环回测试地址。

  •  B 类网络地址中,网络号 128.0  是被 IANA 保留的,不指派采用无分类编址(CIDR)时可以指派。

  • C 类网络地址中,网络号 192.0.0 是被 IANA 保留的,不指派采用无分类编址时可以指派。

  • 指派主机号时,要扣除全 0 和全 1 。全 0 和全 1 有特殊含义和用途。

分类的IP地址的缺点:

  • IP地址空间的利用率有时候很低。

  • 两级IP地址不够灵活。

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无分类编址CIDR

    CIDR (Classless Inter-Domain Routing) :无分类域间路由选择。 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念,可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间,但无法解决 IP 地址枯竭的问题。 要点: (1) 网络前缀 (2) 地址块 (3) 地址掩码 

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(三)网络地址转换NAT

网络地址转换NAT:在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件,安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器,他至少有一个有效的外部全球IP地址

出现的由来:

  •  只能/只需 从ISP申请一个IP地址,但IPv4地址耗尽。

  •  本地网络设备IP地址的变更,无需通告外界网络 。

  • 变更ISP时,无需修改内部网络设备IP地址。

  • 内部网络设备对外界网络不可见,即不可直接寻址(安全)

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NATO如何实现 :

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 具体操作如下:

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NAT的优点和弊端:

优点:16-bit端口号字段:可以支持60000多并行连接! 

NAT主要争议:

  •  路由器应该只处理第三层功能

  •  违背端到端通信原则

  • 地址短缺问题应该由IPv6来解决

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