TCPIP協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)

1、第3章 IP 協(xié) 議 IP協(xié)議的目的協(xié)議的目的 IP協(xié)議的工作原理協(xié)議的工作原理 IP地址地址 IP數(shù)據(jù)包格式數(shù)據(jù)包格式3.1 IP協(xié)議的目的與工作原理協(xié)議的目的與工作原理l3.1.1 IP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸過程B區(qū)A區(qū)$郵局A發(fā)送人$總郵局A$總郵局B$郵局BA市B市接收人 圖3.1 郵政系統(tǒng)信件傳遞過程3.1 IP協(xié)議的目的與工作原理協(xié)議的目的與工作原理l3.1.2 IP協(xié)議中的概念： IP協(xié)議的工作對象是數(shù)據(jù)包 IP協(xié)議的責(zé)任是將數(shù)據(jù)正確傳遞到目的地 IP協(xié)議是提供不可靠數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)的協(xié)議 3.2 IP 地地 址址l3.2.1 IP地址的分類 l3.2.2 IP地址的表示l3.2.3 特殊I

2、P地址總結(jié)l3.2.4 IP地址的缺陷l3.2.5 子網(wǎng)技術(shù)l3.2.6 超網(wǎng)技術(shù)l3.2.7 私有網(wǎng)絡(luò)地址3.2 IP 地地 址址l3.2.1 IP地址的分類 0A類B類C類D類E類netid1 0netid1 1 0hostidhostidnetid1 1 1multicast addresshostid01 1 1reserved1 00 1 2 3 48162431 圖3.2 IP地址分類3.2 IP 地地 址址l3.2.2 IP地址的表示 表3.1 五類IP地址的地址范圍IP地址類別最小地址最大地址A0.1.0.0126.0.0.0B128.0.0.0191.255.0.0C192.

3、0.1.0223.255.255.0D224.0.0.0239.255.255.255E240.0.0.0247.255.255.2553.2 IP 地地 址址l3.2.3 特殊IP地址總結(jié)全0hostid全0全1netid全1127任意本主機本網(wǎng)絡(luò)中的主機本地網(wǎng)廣播netid網(wǎng)內(nèi)廣播回環(huán)netid全0代表整個網(wǎng)絡(luò) 圖3.3 特殊用途IP地址3.2 IP 地地 址址l3.2.5 子網(wǎng)技術(shù)子網(wǎng)A子網(wǎng)掩碼：255.255.255.127地址范圍：192.168.1.1 192.168.1.126子網(wǎng)B子網(wǎng)掩碼：255.255.255.192地址范圍：192.168.1.129 192.168.1.

4、190子網(wǎng)C子網(wǎng)掩碼：255.255.255.224地址范圍：192.168.193 192.168.1.222子網(wǎng)D子網(wǎng)掩碼：255.255.255.224地址范圍：192.168.1.225 192.168.1.254 圖3.4 VLSM應(yīng)用示例3.3 IP數(shù)據(jù)包格式數(shù)據(jù)包格式l3.3.1 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機字節(jié)序 l3.3.2 IP數(shù)據(jù)包l3.3.3 服務(wù)類型l3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組l3.3.5 IP選項3.3.2 IP數(shù)據(jù)包lIP協(xié)議工作的對象是數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包也由包頭和數(shù)據(jù)組成。 標(biāo)志總長服務(wù)類型頭部長版本01948162431標(biāo)識片偏移源IP地址Time To Live

5、協(xié)議頭部校驗和目的IP地址IP選項（如果有）數(shù)據(jù). 圖3.5 IP數(shù)據(jù)包格式3.3.3 服務(wù)類型l服務(wù)類型字段的長度為8位，這8位指定了對該IP數(shù)據(jù)包的處理方式。l前三位是一個優(yōu)先權(quán)字段，D、T、R、C四位分別代表最小延時、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。這四位要么都設(shè)為0，最多設(shè)置其中一位為1。 優(yōu)先權(quán)DTR保留07654321C 圖3.6 服務(wù)類型字段結(jié)構(gòu)3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組lIP數(shù)據(jù)包的實際傳輸過程 ：IP報文數(shù)據(jù)區(qū)IP報頭幀數(shù)據(jù)區(qū)幀頭 圖3.7 IP數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)幀中的封裝3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組l網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示意圖網(wǎng)絡(luò)CMTU = 720網(wǎng)絡(luò)A：以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)B：以太

6、網(wǎng)H1RARDH2RB 圖3.8 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示例3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組lIP數(shù)據(jù)包的總長應(yīng)該是1520個8位字，格式如圖3.9所示。0194816243101520TOS5475480H1TTL協(xié)議頭部校驗和H2數(shù)據(jù)len = 1500 圖3.9 H1發(fā)給H2的IP數(shù)據(jù)包3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組l圖3.10是圖3.9的數(shù)據(jù)包分片后的兩個數(shù)據(jù)包IP1和IP2的格式。 0194816243111500TOS5475480H1TTL協(xié)議頭部校驗和H2數(shù)據(jù)len = 148001948162431040TOS5475481480H1TTL協(xié)議頭部校驗和H2數(shù)據(jù)len = 20報文I

7、P1報文IP2 圖3.10 分片后的兩個數(shù)據(jù)包格式3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組l表3.2說明了判斷規(guī)則。標(biāo) 志 位片 偏 移結(jié) 果最后位為1任何已分片，該數(shù)據(jù)包不是最后分片最后位為00未分片，該數(shù)據(jù)包是完整數(shù)據(jù)包最后位為0大于0已分片，該數(shù)據(jù)包是最后分片表3.2 目標(biāo)主機判斷IP數(shù)據(jù)包分片情況方法3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組lH1將IP1和IP2發(fā)送給路由器RA之后，RA還要對IP進(jìn)行分片以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)C的MTU，分片結(jié)果如右圖所示。01 9481 62 43 117 2 0T O S547 5 4 80H 1T T L協(xié) 議頭 部 校 驗 和H 2數(shù) 據(jù) len = 7 0 001

8、9481 62 43 117 2 0T O S547 5 4 87 0 0H 1T T L協(xié) 議頭 部 校 驗 和H 2數(shù) 據(jù) len = 7 0 0報 文 IP 1 1報 文 IP 1 201 9481 62 43 111 0 0T O S547 5 4 81 4 0 0H 1T T L協(xié) 議頭 部 校 驗 和H 2數(shù) 據(jù) len = 8 0報 文 IP 1 3 3.3.4 IP數(shù)據(jù)包的分片與重組l分片路由: (1)減輕了路由器的負(fù)擔(dān)； (2) 可以讓不同的分片通過不同的路由到達(dá)目的地址。 網(wǎng)絡(luò)CMTU = 720網(wǎng)絡(luò)A：以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)B：以太網(wǎng)H1RARDH2RBIP1、IP2IP11、IP12、IP13、IP2IP12、IP2IP11、IP13IP11、IP13IP12、IP2 圖3.12 分片的路由 3.3.5 IP選項lIP選項字段的長度是不定的，根據(jù)使用的選項不同而不同。l記錄路由選項可以用來記錄IP數(shù)據(jù)包從源地址到目的地址所經(jīng)過的路由器。 07654321選項類復(fù)制選項號 08162431IP地址1選項碼（7）長度指針I(yè)P地址2. 圖3.14 記錄路由選項結(jié)構(gòu)圖3.13 選項碼的結(jié)構(gòu) 3.3.5 IP選項l源路由選項分為兩種：嚴(yán)格源路由（strict source route）和松散源路由（loose