计算机网络技术6-3
第第6 6章章 InternetInternet网际层网际层回顾v子网划分v子网掩码v网络地址v划分子网后分组的转发第6章 Internet网际层概述6.1IPIP地址与地址与ARPARP6.2IPIP数据报数据报6.3ICMPICMP6.4InternetInternet路由选择协议路由选择协议6.5下一代网际协议下一代网际协议IPv6IPv66.66.3 IP 数据报v网络互联层的基本传输单元叫做Internet数据 报（Datagram），有时称为IP数据报或仅称 为数据报。数据报被分成首部和数据区。 v首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是 所有 IP 数据报必须具有的。v在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其 长度是可变的。固 定 部 分可变 部分04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部传送IP 数据报首 部可变 部分首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部传送IP 数据报固 定 部 分首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部传送IP 数据报固 定 部 分可变 部分首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分版本占 4 bit，指IP协议的版本 目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分首部长度占 4 bit，可表示的最大数值 是 15 个单位(一个单位为 4 字节) 因此 IP 的首部长度的最大值是60字节。首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分服务类型占 8 bit，用来获得更好的服务首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分总长度占 16 bit，指首部和数据之和的长度， 单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分生存时间(8 bit)记为 TTL (Time To Live) 数据报在网络中的寿命，其单位为秒。首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分协议(8 bit)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议， 以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程传输层网络互联层首部TCPUDPICMPIGMPOSPF数 据 部 分IP 数据报协议字段指出应将数据 部分交给哪一个进程TCP6UDP17 ICMP1GGP3 IGMP2OSPF89 EGP8IGP9协议字段：首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分首部检验和(16 bit)字段只检验数据报的首部 不包括数据部分。 这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。 发送端接收端16 bit字 116 bit字 2置为全 0检验和16 bit字 n16 bit反码算术 运算求和取反码数 据 报 首 部IP 数据报16 bit检验和16 bit字 116 bit字 216 bit检验和16 bit字 n16 bit反码算术 运算求和16 bit结果取反码数据部分 若结果为 0, 则保留； 否则，丢弃该数据报数据部分 不参与检验和的计算首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分源地址和目的地址都各占 4 字节IP 数据报首部的可变部分 vIP 首部的可变部分就是一个选项字段，用来支 持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。 v选项字段的长度可变，从 1 个字节到 40 个字节 不等，取决于所选择的项目。 v增加首部的可变部分是为了增加 IP 数据报的功 能，但这同时也使得 IP 数据报的首部长度成为 可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报 的开销。 v实际上这些选项很少被使用。 选项字段用于增加在原始设想中没有考虑到的工作。可选项描述 Security规定数据包的加密方式Strict source routing分组必须严格按此路径转发Loose source routing分组必须经过给出的路由器Record route每台途经的路由器都必须附上它的IP地址Timestamp每台途经的路由器都必须附上它的IP地址和时间戳MTU(Maximum Transfer Unit) 网络最大传输单元 首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分标识(identification) 占 16 bit， 它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 1 1.发送方每发送一个数据报，标识编号加1 2.各分片的标识相同 3.源地址加标识来区分各个分片首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分012保留DFMFDF = 0 表示本分组允许分片 = 1 表示本分组必须完整到达，途中不允许分片 MF = 0 表示本片为本分组的最后一个片 = 1 表示本片后面还有更多的分片标 志首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567 DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固 定 部 分可变 部分片偏移(13 bit)指出：较长的分组在分片后 某片在原分组中的相对位置。 片偏移以 8 个字节为偏移单位。实际偏移量实际偏移量 = = 片偏移值片偏移值 x 8 Bytex 8 ByteIPIP包分片举例包分片举例v 一个物理网络的MTU为1500B，现要传输一个IP分组（其IP 分组头为20B，数据区长度为1400B）到MTU为620B的另一 个物理网络，其分片情况为： 原IP报头600600200分片1报头600分片2报头600分片3报头200620620v 每个分片的头部是原IP分组的头部，与分片相关的域则应重新生成。 原头部分片1头部分片2头部分片3头部ID 标识30303303033030330303M标志0110OS 片偏移0075150TL 总长1420620620220片未结束75 x 8 = 600IPIP包分片举例包分片举例分片的重组 v 途中的任意一台路由器都无法重组，重组必须在各分片都到达目的地之后才能进行。 l减少路由器中保存的信息量及路由器的工作量l每个分片可以走不同的路径l 每个分片不能保证按顺序到达IP协议采用非透明重组，主机将遵循：要么重组成功，要么全部丢弃的原则IP数据包分析vv主
