网络层之IP数据报格式、数据报分片、IPv4、子网划分和子网掩码

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文章目录

  • 前言
  • 一、IP数据报格式
  • 二、分片例题
  • 三、IPv4地址
    • 1、分类的IP地址
    • 2、特殊IP地址
    • 3、私有IP地址(本地IP地址)
  • 四、子网掩码
  • 五、使用子网时分组的转发
  • 总结


前言

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IP数据报格式

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最大传送单元MTU
链路层数据帧可封装数据的上限。以太网的MTU是1500字节。
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分类的IP地址的弱点:

  • 1.IP地址空间的利用率有时很低。
  • 2.两级IP地址不够灵活。

一、IP数据报格式

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  • 1Byte=8bit
  • 版本:IPv4/IPv6
  • 首部长度:单位是4B,最小为5。
  • 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
  • 标识: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。(除了最后一个分片,每个分片长度一定是8B的整数倍。)
  • 生存时间(TTL) :IP分组的保质期。经过一个路由器-1,变成0则丢弃。
  • 协议:数据部分的协议。
    在这里插入图片描述
  • 首部检验和:只检验首部。
  • 源IP地址和目的IP地址:32位。
  • 可选字段:0~40B ,用来支持排错、测量以及安全等措施。
  • 填充:,全0,把首部补成4B的整数倍。(当前面都配置好后没有达到4B的整数倍,那么就补充0)

二、分片例题

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三、IPv4地址

IP地址:全世界唯一的32位/4字节标识符,标识路由器主机的接口。

IP地址::={<网络号>,<主机号>}
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1、分类的IP地址

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2、特殊IP地址

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3、私有IP地址(本地IP地址)

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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。

要想让私有IP地址进行联网,那么就需要网络地址转换NAT。

网络地址转换NAT(Network Address Translation):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,它至少有一个有效的外部全球IP地址

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四、子网掩码

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常用的数据
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例题1:
已知IP地址是141.14.72.24,子网掩码是255.255.192.0,求网络地址。如果子网掩码是255.255.224.0,求网络地址。

解答:
子网掩码为255.255.192.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与(同1为1,遇0为0)
141.14.72.24与255.255.192.0相与时前两位与255想与不变,还是141.14
而72与192相与就是:
01001000
11000000
—————
01000000
所以,第三位是64,第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

子网掩码为255.255.224.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与(同1为1,遇0为0)
141.14.72.24与255.255.224.0相与时前两位与255想与不变,还是141.14
而72与224相与就是:
01001000
11100000
—————
01000000
所以,第三位是64,第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

例题2:
某主机的IP地址为180.80.77.55,子网掩码为255.255.252.0。若该主机向其所在子网发送广播分组,则目的地址可以是(D) .
A.180.80.76.0
B.180.80.76.255
C.180.80.77.255
D.180.80.79.255

解答:
该主机向其所在子网发送广播分组,广播分组的特点就是主机号全为1。
此时就解析子网掩码,通过子网掩码判断子网号的位数和主机号的位数:
255.255.252.0中的252拆分为11111100,所以前22位是子网号,后10位是主机号。判断出来后就拆分IP地址:180.80.77.55,前两个B不用去管,拆分第三个B:77=>01001101,将前六位分出是010011,如果想要实现广播分组,那么主机号就要全为1,所以将后面的十位全为1,第三个B就是01001111即79。
所以目的地址可以是180.80.79.255。

五、使用子网时分组的转发

路由表中:

  • 1.目的网络地址
  • 2.昌的网络子网掩码
  • 3.下一跳地址

路由器转发分组的算法:

  • 1.提取目的IP地址
  • 2.是否直接交付
  • 3.特定主机路由
  • 4.检测路由表中有无路径
  • 5.默认路由0.0.0.0
  • 6.丢弃,报告转发分组出错

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总结

以上就是网络层之IP数据报格式、数据报分片、IPv4、子网划分和子网掩码的相关知识点,希望对你有所帮助。
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