第3章IP協(xié)議

1、第三章第三章 IPIP協(xié)議協(xié)議RFC791RFC791TCP/IPTCP/IP詳解卷詳解卷1 1：CH3CH3、CH11CH11、CH12CH12主要內(nèi)容主要內(nèi)容n3.1 IP3.1 IP地址地址n3.2 3.2 子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼n3.3 IP3.3 IP數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報n3.4 IP3.4 IP選路選路n3.5 IP3.5 IP的分片處理和重組處理的分片處理和重組處理n3.6 IP3.6 IP組播技術(shù)組播技術(shù)n3.7 IP3.7 IP的未來的未來n課下作業(yè)課下作業(yè)3.1 IP 地址地址 255255 255 255點十進(jìn)制點十進(jìn)制最大值最大值NetworkHost32 bitsIP

2、地址地址 255255 255 255點十進(jìn)制點十進(jìn)制最大值最大值NetworkHost1286432168421 11111111 11111111 11111111 11111111二進(jìn)制二進(jìn)制32 bits18 916 1724 2532128643216842112864321684211286432168421IP 地址地址 255255 255 255點十進(jìn)制點十進(jìn)制最大值最大值NetworkHost1286432168421 11111111 11111111 11111111 11111111 10101100 00010000 01111010 11001100二進(jìn)制二進(jìn)制3

3、2 bits 172 16 122 204舉例舉例十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制18 916 1724 2532128643216842112864321684211286432168421nA類類: nB類類: nC類類: nD類類: nE類類:IP 地址分類地址分類0 Net-idHost-idHost-idHost-id10 Net-idNet-idHost-idHost-id110 Net-idNet-idNet-idHost-id8 bits8 bits8 bits8 bits11110 Used forresearch1110 Broad castaddressnet-id24 bith

4、ost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1

5、1 1 1 001A 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 1 字節(jié)net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001B 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 2 字節(jié)net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id

6、16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001C 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 3 字節(jié)net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001A 類地址的主機號字段 host-id 為 3 字節(jié)net-id2

7、4 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001B 類地址的主機號字段 host-id 為 2 字節(jié)net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1

8、1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001C 類地址的主機號字段 host-id 為 1 字節(jié)net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001D 類地址是多播地址 net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和

9、主機號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001E 類地址保留為今后使用 十進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換00000000=010000000=12811000000=19211100000=22411110000=24011111000=24811111100=25211111110=25411111111=255128 6432168421各類各類IP 地址的范圍地址的范圍1A:位位0NNNNNNNHostHostHost8 916

10、 1724 2532范圍范圍 (1-126)1B:10NNNNNNNetworkHostHost8 916 1724 2532范圍范圍 (128-191)1C:110NNNNNNetworkNetworkHost8 916 17242532范圍范圍 (192-223)1D:1110MMMMMulticast Group Multicast Group Multicast Group8 916 17242532范圍范圍 (224-239)主機地址主機地址018E1172.1

11、61212NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1Routing TableE0 11111111可用的主機地址可用的主機地址 172 16 0 0 10101100 00010000 00000000 0000000016151413121110 987654321NetworkHost 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 11111110. 00000000 00000011 11111101123655346553565536-.2655

12、34N2N-2 = 216-2 = 65534IPIP地址的特點地址的特點n由因特網(wǎng)編號授權(quán)委員會由因特網(wǎng)編號授權(quán)委員會INAN(Internet Assigned Number Authority)統(tǒng)一分配統(tǒng)一分配n非等級的地址結(jié)構(gòu)非等級的地址結(jié)構(gòu)n一個主機同時連到兩個網(wǎng)絡(luò)上一個主機同時連到兩個網(wǎng)絡(luò)上多接口主機多接口主機nIP地址同時指明主機和網(wǎng)絡(luò)地址同時指明主機和網(wǎng)絡(luò)n用轉(zhuǎn)發(fā)器和網(wǎng)橋連接起來的若干局域網(wǎng)具有相同的網(wǎng)用轉(zhuǎn)發(fā)器和網(wǎng)橋連接起來的若干局域網(wǎng)具有相同的網(wǎng)絡(luò)號絡(luò)號n所有分配到網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)絡(luò)都是平等的所有分配到網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)絡(luò)都是平等的n主機號置全主機號置全0可用來指明單個網(wǎng)絡(luò)的地址可用來指明

13、單個網(wǎng)絡(luò)的地址特殊特殊IPIP地址地址n網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址 主機號部分為全主機號部分為全0，用來表示一個網(wǎng)絡(luò)，而，用來表示一個網(wǎng)絡(luò)，而不是連接到該網(wǎng)絡(luò)的主機，該地址不能在不是連接到該網(wǎng)絡(luò)的主機，該地址不能在IP包中出現(xiàn)。包中出現(xiàn)。如：如：表示一個表示一個B類網(wǎng)絡(luò)類網(wǎng)絡(luò)128.1n直接廣播地址直接廣播地址 主機號部分為全主機號部分為全1，該地址作為目的地，該地址作為目的地址時表示發(fā)給一個網(wǎng)絡(luò)中的所有主機，但只有單個包址時表示發(fā)給一個網(wǎng)絡(luò)中的所有主機，但只有單個包通過互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)，然后送達(dá)該網(wǎng)絡(luò)中的所有主通過互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)，然后送達(dá)該網(wǎng)絡(luò)中的所有主機。如：目的地址為機。如：目

14、的地址為55的包是發(fā)給一個的包是發(fā)給一個B類網(wǎng)絡(luò)類網(wǎng)絡(luò)128.1中的所有主機。中的所有主機。n有限廣播地址有限廣播地址 55 表示在本網(wǎng)絡(luò)中的表示在本網(wǎng)絡(luò)中的一次廣播。一次廣播。n本機地址本機地址 當(dāng)計算機啟動時能自動獲當(dāng)計算機啟動時能自動獲得它的得它的IP地址，但，啟動協(xié)議也使用地址，但，啟動協(xié)議也使用IP來通信。來通信。當(dāng)使用這個啟動協(xié)議時，計算機不可能支持一當(dāng)使用這個啟動協(xié)議時，計算機不可能支持一個正確的個正確的IP源地址，為了處理這一情況，用源地址，為了處理這一情況，用 指本計算機。指本計算機。n回送地址回送

15、地址 127.*.*.* 用于測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，當(dāng)一個用于測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，當(dāng)一個應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個應(yīng)用程序時，數(shù)據(jù)向下穿應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個應(yīng)用程序時，數(shù)據(jù)向下穿過協(xié)議棧到達(dá)過協(xié)議棧到達(dá)IP軟件，軟件，IP軟件把數(shù)據(jù)向上通過協(xié)議棧軟件把數(shù)據(jù)向上通過協(xié)議棧返回第二個程序。因此，程序員可以很快地在一臺計返回第二個程序。因此，程序員可以很快地在一臺計算機上測試程序邏輯，而無需兩臺計算機，也無須通算機上測試程序邏輯，而無需兩臺計算機，也無須通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送包。根據(jù)習(xí)慣，經(jīng)常使用主機號過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送包。根據(jù)習(xí)慣，經(jīng)常使用主機號1，所以常，所以常見的回送地址是見的回送地址是特殊特殊I

16、PIP地址小結(jié)地址小結(jié)網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號 主機號主機號地址類型地址類型 用用 途途全全0全全0本機本機啟動時使用啟動時使用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)全全0網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)全全1直接廣播直接廣播在特定網(wǎng)絡(luò)上廣播在特定網(wǎng)絡(luò)上廣播全全1全全1有限廣播有限廣播在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播127任意任意回送回送協(xié)議棧測試協(xié)議棧測試保留保留IPIP地址地址 為了解決為了解決IP地址缺乏問題，地址缺乏問題，IANA在在RFC1918中規(guī)定：保留一些中規(guī)定：保留一些IP地址空間，用于私有網(wǎng)內(nèi)，地址空間，用于私有網(wǎng)內(nèi)，不在公共網(wǎng)內(nèi)存在。不在公共網(wǎng)內(nèi)存在。n/8n172.1631.0.0/16

17、n/243.2 子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼nIP地址的設(shè)計不合理地址的設(shè)計不合理不夠用不夠用浪費浪費將將IP地址擴展（地址擴展（IPV6）劃分子網(wǎng)劃分子網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號子網(wǎng)號主機號主機號全全1全全0n子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼n網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 不劃分子網(wǎng)不劃分子網(wǎng)的的IP地址地址 .53 54nNetwork 劃分子網(wǎng)劃分子網(wǎng)的的IP地址地址172.16

18、.4.0子網(wǎng)的尋址子網(wǎng)的尋址00600050E0172.16NetworkNetworkInterfaceE0E1New Routing Table 2160Host.E1子網(wǎng)的尋址子網(wǎng)的尋址00600050E0E1172.162160Ne

19、tworkHost.NetworkInterfaceE0E1New Routing TableSubnet子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼1721600255255002552552550IP地址地址缺省的缺省的子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼有有8位子網(wǎng)號的位子網(wǎng)號的子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼NetworkHostNetworkHostNetworkSubnetHost 11111111 111111110000000000000000劃分子網(wǎng)要付出代價劃分子網(wǎng)要付出代價n一個一個B類地址本來可容納類地址本來可容納216-2=65534臺主機臺主機n劃出劃出6位子網(wǎng)號后最多可有：位子網(wǎng)號后最多

20、可有： 26-2=62個子網(wǎng)個子網(wǎng) 每個子網(wǎng)最多可有每個子網(wǎng)最多可有210-2=1022臺主機臺主機 共容納共容納621022=63364臺主機臺主機n比劃分子網(wǎng)前少容納比劃分子網(wǎng)前少容納 65534-63364=2170臺主機臺主機不劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼不劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼111 00000011111100111111000000A類石油大學(xué)石油大學(xué)202.194.145. 屬于屬于C類地址，沒劃分子網(wǎng)，類地址，沒劃分子網(wǎng)，故子網(wǎng)掩碼為故子網(wǎng)掩碼為 B類C類子網(wǎng)規(guī)劃子網(wǎng)規(guī)劃Other subnets1

21、62820 個子網(wǎng)每個子網(wǎng)內(nèi)5 個主機C 類地址: 無類路由選擇無類路由選擇CIDRClassless Inter-Domain Routingn用來解決兩類問題：用來解決兩類問題：主干網(wǎng)路由表的增長主干網(wǎng)路由表的增長聚合路由，使屬于同一個聚合路由，使屬于同一個AS的多個地址映射到一個地址上。的多個地址映射到一個地址上。IP地址不夠用地址不夠用合理分配網(wǎng)絡(luò)號和主機號的長度，合理分配網(wǎng)絡(luò)號和主機號的長度，使得使得IP地址被充分利用。地址被充分利用。n關(guān)鍵技術(shù)：在關(guān)鍵技術(shù)：在IP地址和路由表中變長前綴之間有效地地

22、址和路由表中變長前綴之間有效地找到最長匹配找到最長匹配n參考網(wǎng)站：參考網(wǎng)站：http:/ 由由 協(xié)協(xié) 議議有類或無類有類或無類路由信息協(xié)議路由信息協(xié)議RIP有類有類路由信息協(xié)議路由信息協(xié)議RIPV2無類無類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議IGRP有類有類開放最短通路優(yōu)先開放最短通路優(yōu)先OSPF無類無類邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP無類無類增強內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議增強內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EIGRP無類無類3.3 IP 數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報首部首部數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)前一部分：前一部分：20字節(jié)的固定首部字節(jié)的固定首部后一部分：長度可變的選項字段、填充后一部分：長度可變的選項字段、填充版本首部長度服務(wù)類型總 長 度標(biāo) 識標(biāo)志

23、片 偏 移壽 命協(xié) 議首部檢驗和源 IP 地 址目 的 IP 地 址長度可變的選項字段填 充數(shù) 據(jù)比特 0 4 8 16 19 24 31固定部分可變部分04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特數(shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報首部發(fā)送在前可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可

24、選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特數(shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報固定部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特數(shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報固定部分可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段

25、（長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分版本占 4 bit，指IP協(xié)議的版本目前的 IP 協(xié)議版本號為 4 (即 IPv4)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分首部長度占 4 bit，可表示的最大數(shù)值是 15 個單位(一個單位為 4 字節(jié))因此 IP 的首部長度的最大值是60字節(jié)。首部04816192431版

26、本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分服務(wù)類型占 8 bit，用來獲得更好的服務(wù)這個字段以前一直沒有被人們使用 n服務(wù)類型服務(wù)類型 8位位 用來獲得更好的服務(wù)用來獲得更好的服務(wù)優(yōu)先級D T R C未用0 1 2 3 4 5 6 7Low Delay High ThroughputHigh ReliabilityLow Cost ToS0ToS最多有一位置最多有一位置1ToS字段推薦值字段推薦值首部048

27、16192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分總長度占 16 bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為 65535 字節(jié)?？傞L度必須不超過最大傳送單元 MTU。 首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567

28、DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分標(biāo)識(identification) 占 16 bit，它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標(biāo)識。 首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分標(biāo)志(flag) 占 3 bit，目前只有前兩個比特有意義。標(biāo)志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF 1 表示后面“還有分片”。MF 0 表示最后一個分片。標(biāo)志字段

29、中間的一位是 DF (Dont Fragment) 。只有當(dāng) DF 0 時才允許分片。 首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分片偏移(12 bit)指出：較長的分組在分片后某片在原分組中的相對位置。片偏移以 8 個字節(jié)為偏移單位。偏移 = 0/8 = 0偏移 = 0/8= 0偏移 = 1400/8 = 175偏移 = 2800/8 = 3501400280037992799

30、13993799需分片的數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報片 1首部數(shù)據(jù)部分共 3800 字節(jié)首部 1首部 2首部 3字節(jié) 0數(shù)據(jù)報片 2數(shù)據(jù)報片 314002800字節(jié) 0IP 數(shù)據(jù)報分片的舉例首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分生存時間(8 bit)記為 TTL (Time To Live)，這是為了限制數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中的生存時間，其單位最初是秒，但為了方便，現(xiàn)在都用“跳數(shù)”作為 TTL 的

31、單位。數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器，其 TTL 值就減 1。首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分協(xié)議(8 bit)字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機的 IP 層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個處理過程運輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCPUDPICMPIGMPOSPF數(shù) 據(jù) 部 分IP 數(shù)據(jù)報協(xié)議字段指出應(yīng)將數(shù)據(jù)部分交給哪一個進(jìn)程n常用的協(xié)議字段值是：常用的協(xié)議字段值是： UDP17 TC

32、P6 ICMP1 IGMP2 BGP3 EGP8 IGP9 OSPF89 TP429首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分首部檢驗和(16 bit)字段只檢驗數(shù)據(jù)報的首部不包括數(shù)據(jù)部分。這里不采用 CRC 檢驗碼而采用簡單的計算方法。 10101100000100001101101101101110101000001100010000000010首部檢驗和首部檢驗和 RFC

33、1071000100000001000010010000000100000000001000000010101011001001000010010010+01101101001110111001000101101111發(fā)送端接收端16 bit字 116 bit字 2置為全 0檢驗和16 bit字 n16 bit反碼算術(shù)運算求和取反碼數(shù)據(jù)報首部IP 數(shù)據(jù)報16 bit檢驗和16 bit字 116 bit字 216 bit檢驗和16 bit字 n16 bit反碼算術(shù)運算求和16 bit結(jié)果取反碼數(shù)據(jù)部分若結(jié)果為 0, 則保留；否則，丟棄該數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)部分不參與檢驗和的計算首部04816192431版

34、 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分源地址和目的地址都各占 4 字節(jié)IP 數(shù)據(jù)報首部的可變部分 nIP 首部的可變部分就是一個選項字段，用來支持排錯、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。n選項字段的長度可變，從 1 個字節(jié)到 40 個字節(jié)不等，取決于所選擇的項目。n增加首部的可變部分是為了增加 IP 數(shù)據(jù)報的功能，但這同時也使得 IP 數(shù)據(jù)報的首部長度成為可變的。這就增加了每一個路由器處理數(shù)據(jù)報的開銷。

35、n實際上這些選項很少被使用。 選選 項項n安全和處理限制（用于軍事領(lǐng)域）安全和處理限制（用于軍事領(lǐng)域）n記錄路徑（讓每個路由器都記下它的記錄路徑（讓每個路由器都記下它的I P地址）地址）n時間戳（讓每個路由器都記下它的時間戳（讓每個路由器都記下它的I P地址和時間）地址和時間）n寬松的源站選路寬松的源站選路（為數(shù)據(jù)報指定一系列必須經(jīng)過的（為數(shù)據(jù)報指定一系列必須經(jīng)過的I P地址）地址）n嚴(yán)格的源站選路嚴(yán)格的源站選路（要求只能經(jīng)過指定的這些地址，不能經(jīng)過其他的地（要求只能經(jīng)過指定的這些地址，不能經(jīng)過其他的地址）。址）。 這些選項很少被使用，并非所有的主機和路由器都支持這些選項。這些選項很少被使用，

36、并非所有的主機和路由器都支持這些選項。 選項字段一直都是以選項字段一直都是以4字節(jié)作為界限，在必要的時候插入值為字節(jié)作為界限，在必要的時候插入值為0的填充的填充字節(jié)。這樣就保證字節(jié)。這樣就保證 I P首部始終是首部始終是4字節(jié)的整數(shù)倍字節(jié)的整數(shù)倍3.4 IP選路選路n路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報n查表查表 得到下一站路由器入口的得到下一站路由器入口的IP地址地址n地址轉(zhuǎn)換地址轉(zhuǎn)換 路由器入口的路由器入口的IP地址地址路由路由器入器入口的口的MAC地址地址n寫幀寫幀n根據(jù)根據(jù)幀中幀中MAC地址找到下一站路由器入口地址找到下一站路由器入口n很多路由表中，下站地址就是寫的路由器入

37、口的很多路由表中，下站地址就是寫的路由器入口的MAC地址地址查路由表查路由表用子網(wǎng)掩碼用子網(wǎng)掩碼目的站目的站IP地址地址D N （網(wǎng)絡(luò)號（網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號）子網(wǎng)號）若若N=該路由器某個端口的網(wǎng)絡(luò)號，則直接交付，否則轉(zhuǎn)該路由器某個端口的網(wǎng)絡(luò)號，則直接交付，否則轉(zhuǎn)若路由表中有若路由表中有D的指明主機路由，則按指明的路由器轉(zhuǎn)發(fā)，的指明主機路由，則按指明的路由器轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)否則轉(zhuǎn)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由，則按表中轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)的路由，則按表中轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)若有默認(rèn)路由，則按默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)若有默認(rèn)路由，則按默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn) 報告路由選擇出錯報告路由選擇出錯3.5 IP的分片處

38、理和重組處理的分片處理和重組處理n數(shù)據(jù)鏈路不同，數(shù)據(jù)鏈路不同，MTU也不同。也不同。n各種數(shù)據(jù)鏈路的各種數(shù)據(jù)鏈路的MTU 見見TCP/IP綜合基礎(chǔ)篇綜合基礎(chǔ)篇P164n以太網(wǎng)以太網(wǎng) 1500字節(jié)字節(jié)nIEEE802.3 1492字節(jié)字節(jié)n16M令牌環(huán)令牌環(huán) 17914字節(jié)字節(jié)n4M令牌環(huán)令牌環(huán) 4464字節(jié)字節(jié)nFDDI 4352字節(jié)字節(jié)nX.25 576字節(jié)字節(jié)n點對點（低時延）點對點（低時延） 296字節(jié)字節(jié)IP數(shù)據(jù)報的分片處理和重組處理數(shù)據(jù)報的分片處理和重組處理n分片以分片以8字節(jié)為單位進(jìn)行字節(jié)為單位進(jìn)行n分片可以反復(fù)多次分片可以反復(fù)多次n分片的缺點：分片的缺點：加重路由器的處理負(fù)擔(dān)加重

39、路由器的處理負(fù)擔(dān)只要丟失一個分片，原數(shù)據(jù)報將全部丟掉。只要丟失一個分片，原數(shù)據(jù)報將全部丟掉。路徑路徑MTU發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)Path MTU Discoveryn在現(xiàn)在的操作系統(tǒng)中都有實際安裝在現(xiàn)在的操作系統(tǒng)中都有實際安裝n查資料：路徑發(fā)現(xiàn)的原理和方法查資料：路徑發(fā)現(xiàn)的原理和方法n做實驗：用做實驗：用ping、tracert等工具測試等工具測試 ping和和tracert的用法見的用法見“常用的網(wǎng)絡(luò)命令常用的網(wǎng)絡(luò)命令”文檔文檔3.6 IP組播技術(shù)組播技術(shù)IP組播技術(shù)要點組播技術(shù)要點n尋址 - 55 - 55 為保留n22

40、 ：子網(wǎng)上的所有主機n：子網(wǎng)上的所有路由器n動態(tài)注冊 RFC1112定義了IGMPn組播路由IGMP 因特網(wǎng)組管理協(xié)議因特網(wǎng)組管理協(xié)議n采用采用IGMP， 路由器可以確定哪些本地網(wǎng)段應(yīng)該接受路由器可以確定哪些本地網(wǎng)段應(yīng)該接受某一特定組播組的流量。某一特定組播組的流量。n采用組播，一臺主機上運行的多個進(jìn)程可以屬于同一采用組播，一臺主機上運行的多個進(jìn)程可以屬于同一組播組。組播組。n主機上運行的進(jìn)程，或者說用戶、應(yīng)用參與某一主機主機上運行的進(jìn)程，或者說用戶、應(yīng)用參與某一主機接口的組播組。這一概念是理解組播的基礎(chǔ)也是理解接口的組播組。這一概念是理解組播的基礎(chǔ)也是理解的關(guān)

41、鍵。的關(guān)鍵。n某一接口上的組播組成員是動態(tài)的，它隨著進(jìn)程加入某一接口上的組播組成員是動態(tài)的，它隨著進(jìn)程加入或離開組而改變，這意味著用戶基于他們執(zhí)行的應(yīng)用或離開組而改變，這意味著用戶基于他們執(zhí)行的應(yīng)用可以動態(tài)地參加組播組?？梢詣討B(tài)地參加組播組。nIGMP處理的是組播數(shù)據(jù)包分發(fā)服務(wù)環(huán)節(jié)的最后一步，處理的是組播數(shù)據(jù)包分發(fā)服務(wù)環(huán)節(jié)的最后一步，它僅涉及在本地路由器和直連子網(wǎng)的組成員之間傳送它僅涉及在本地路由器和直連子網(wǎng)的組成員之間傳送組播數(shù)據(jù)流。組播數(shù)據(jù)流。nIGMP并不關(guān)心相鄰路由器間或跨越互聯(lián)網(wǎng)的組播數(shù)并不關(guān)心相鄰路由器間或跨越互聯(lián)網(wǎng)的組播數(shù)據(jù)包的分發(fā)，這是由組播路由協(xié)議來完成。據(jù)包的分發(fā)，這是由組

42、播路由協(xié)議來完成。組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議目前常用的組播路由協(xié)議有：目前常用的組播路由協(xié)議有：n距離矢量組播路由協(xié)議距離矢量組播路由協(xié)議DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocoln組播開放最短通路優(yōu)先組播開放最短通路優(yōu)先MOSPF Multicast Open Shortest Path Firstn獨立于協(xié)議組播獨立于協(xié)議組播 PIM Protocol Independent Multicast，有兩種模式：密，有兩種模式：密集模式和稀疏模式。集模式和稀疏模式。組播路由協(xié)議的特點組播路由協(xié)議的特點 組播路由協(xié)議必須結(jié)合傳統(tǒng)的單播路由組播路

43、由協(xié)議必須結(jié)合傳統(tǒng)的單播路由協(xié)議一起工作，以建立網(wǎng)絡(luò)路經(jīng)。協(xié)議一起工作，以建立網(wǎng)絡(luò)路經(jīng)。協(xié) 議要求的單播路由協(xié)議發(fā)送算法DVMRPRIP反向路經(jīng)發(fā)送MOSPFOSPF最短通路優(yōu)先PIM密集模式任何路由協(xié)議反向路經(jīng)發(fā)送PIM稀疏模式任何路由協(xié)議類似于基于核心樹的算法組播應(yīng)用狀況組播應(yīng)用狀況 在國外應(yīng)用非常廣泛在國外應(yīng)用非常廣泛n微軟公司每個月都要用組播技術(shù)傳播多媒體數(shù)據(jù)流微軟公司每個月都要用組播技術(shù)傳播多媒體數(shù)據(jù)流nCisco公司已經(jīng)用公司已經(jīng)用IP/TV來進(jìn)行實時視頻流組播，用于公司內(nèi)部的會議和來進(jìn)行實時視頻流組播，用于公司內(nèi)部的會議和培訓(xùn)。培訓(xùn)。n美國田納西州的美國田納西州的Promus飯店

44、已經(jīng)使用飯店已經(jīng)使用StarBurst通信公司的軟件，通過衛(wèi)通信公司的軟件，通過衛(wèi)星鏈路向所屬分店分發(fā)軟件升級和數(shù)據(jù)更新信息。星鏈路向所屬分店分發(fā)軟件升級和數(shù)據(jù)更新信息。nMCI公司以及公司以及BBN Planet公司等一些公司等一些Internet服務(wù)提供商正在有限的基服務(wù)提供商正在有限的基礎(chǔ)上進(jìn)行組播試驗，包括礎(chǔ)上進(jìn)行組播試驗，包括UUNET Technologies在內(nèi)的供應(yīng)商已經(jīng)開始向在內(nèi)的供應(yīng)商已經(jīng)開始向客戶提供組播服務(wù)，客戶提供組播服務(wù)，Digital Xpress公司通過衛(wèi)星經(jīng)銷組播服務(wù)。公司通過衛(wèi)星經(jīng)銷組播服務(wù)。組播中的主要問題組播中的主要問題n管理問題要防止的攻擊：泛洪攻擊會

45、話沖突未授權(quán)的接收者接受組播數(shù)據(jù)以別的數(shù)據(jù)源淹沒真正的源，改變會話的內(nèi)容。 IGMPv3增加了對當(dāng)前IP組的管理n安全問題n服務(wù)質(zhì)量問題 QoS組播的前景組播的前景n由于組播是一項非常實用的技術(shù)，為了推動它的發(fā)展，由于組播是一項非常實用的技術(shù)，為了推動它的發(fā)展，由全球主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商、電信運營公司和由全球主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商、電信運營公司和ISPs成成立了一個論壇型的組織立了一個論壇型的組織“IP組播倡議組織組播倡議組織(IPMI)”。許多大公司，包括許多大公司，包括AT&T、IBM、Cisco、Microsoft和和3Com等都支持等都支持IP組播技術(shù)，并且成為了組播技術(shù)，并且成為了IPMI的成的成員。員。nIPMI的目的是與的目的是與IETF中的組播工作組一起制定中的組播