第六章 IP基本原理

时间:2021-11-04 18:02:40

一、引入

1.IP是网络层协议,也是当今应用最广泛的网络协议之一

2.IP协议规定了数据的封装方式,网络节点的标识方法,用于网络上数据的端到端的传递。

二、IP协议概述

1。IP及相关协议

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2.IP的作用

1)标识节点和链路

用唯一的IP地址标识每一个节点

用唯一的IP网络号标识每一个链路

2)寻址和转发

确定节点所在网络的位置,进而确定节点所在的位置

IP路由器选择适当的路径将IP包转发到目的节点

3)适应各种数据链路

根据链路的MTU对IP包进行分片和重组

为了通过实际的数据链路传递信息,需建立IP地址到数据链路层地址的映射

3.IP网络的结构

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4.IP头格式

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1.版本:ip报文中,版本占了4位,用来表示该协议采用的是那一个版本的ip,相同版本的ip才能进行通信。一般此处的值为4,表示ipv4。

2.头长度:该字段用四位表示,表示整个ip包头的长度,其中数的单位是4字节。即二进制数0000-1111(十进制数0-15),其中一个最小长度为0字节,最大长度为60字节。一般来说此处的值为0101,表示头长度为20字节。

3.Tos服务字段:该字段用8位表示。该字段一般情况下不使用。

4..总长度:该字段表示整个ip报文的长度,单位是1字节。能表示的最大字节为2^16-1=65535字节。不过由于链路层的MTU限制。超过1480字节后就会被分片(以太帧MTU为1500的情况下,除去20字节的包头)

5.标识:该字段是ip软件实现的时候自动产生的,该字段的目的不是为了接受方的按序接受而设置的,而是在ip分片以后,用来标识同一片分片的。方便ip分片的重组。

6.标志:该字段是与ip分片有关的。其中有三位,但只有两位是有效的,分别为MF,DF,MF。MF标识后面是否还有分片,为1时,表示后面还有分片。DF标识是否能分片,为0表示可以分片。

7.片偏移:该字段是与ip分片后,相应的ip片在总的ip片的位置。该字段的单位是8字节。比如,一个长度为4000字节的ip报文,到达路由器。这是超过了链路层的MTU,需要进行分片,4000字节中,20字节为包头,3980字节为数据,需要分成3个ip片(链路层MTU为1500),那么第一个分片的片偏移就是0,表示该分片在3980的第0位开始,第1479位结束。第二个ip片的片偏移为185(1480/8),表示该分片开始的位置在原来ip的第1480位,结束在2959。第三片的片偏移为370(2960/8),表示开始的时候是2960位,结束的时候在3979位。

8.TTL:该片表示生存周期,该值占8位。ip分片每经过一个路由器该值减一,它的出现是为了防止路由环路,浪费带宽的问题。比如,该ip在R1路由器发送到R2路由器。R2路由器又发给R1路由器。防止这种循环。window系统默认为128.

9.协议:该值标识上层的协议。占8位。其中1,标识ICMP、2标识IGMP、6标识TCP、17标识UDP、89标识OSPF。

10校验和:该值是对整个数据包的包头进行的校验。占16位。

11.源地址和目的地址。标识发送ip片的源和目的ip,32位

12.接下来是可选的部分,一般一些特殊的要求会加在这个部分。

13:数据

三、IP地址和地址映射

1.IP地址格式和表示方法

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2.网络号和主机号

网络号用于区分不同的IP网络

主机号用于标识该网络内的一个IP节点

3.IP地址分类

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4.特殊的IP地址

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5.ARP和RARP

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四、IP包转发

1.主机单播IP包发送

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2.路由器单播IP包转发

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3.主机接收IP包

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4.广播风暴

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五、其他相关协议介绍

1.代理ARP协议

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代理ARP(Proxy-arp)的原理就是当出现跨网段的ARP请求时,路由器将自己的MAC返回给发送ARP广播请求发送者,实现MAC地址代理(善意的欺骗),最终使得主机能够通信。

2.ICMP协议

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六、本章总结

1.32位IP地址分为网络号和主机号两部分,用以标识网络和主机

2.主机将跨网段IP包交给默认网关,路由器负责跨越网段转发数据包

3.ARP协议用于把已知的IP地址解析为MAC地址

4.RARP用于在数据链路层地址已知时解析IP地址

5.ICMP定义了网络层控制和传递消息的功能