計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 課件 模塊五：主題2IP數(shù)據(jù)包格式

擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用課前回顧課前評估3

IP網(wǎng)絡(luò)中不允許兩個(gè)節(jié)點(diǎn)有相同的IP地址，網(wǎng)絡(luò)中使用

機(jī)制來檢測這一沖突。當(dāng)對終端分配了IP地址后，終端可以通過

測試廣播域中是否存在具有相同IP地址的終端。

廣播一個(gè)ARP請求幀，該ARP請求幀中的源終端地址為

，表明是未知地址，下一跳地址是終端自身的IP地址。如果源終端接收到響應(yīng)幀，意味著廣播域中已經(jīng)有終端使用了該IP地址，終端報(bào)錯(cuò)。課前評估4

ping的主要功能是測試網(wǎng)絡(luò)

。ping命令使用

協(xié)議的回送請求、回送應(yīng)答?？蛻魴C(jī)傳送一個(gè)回送請求包給服務(wù)器，服務(wù)器返回一個(gè)

。在默認(rèn)情況下，ping發(fā)送請求數(shù)據(jù)包的大小為

B，屏幕上回顯

個(gè)應(yīng)答包。在回顯的應(yīng)答包中包含TTL的信息，其中文含義是

，這里TTL并不表示一個(gè)時(shí)間，因?yàn)橐_保所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的時(shí)間完全同步是非常困難的，因此采用了一種簡化的等效處理方法，其值為目的設(shè)備的默認(rèn)TTL減去路徑中的路由器數(shù)量。TTL的默認(rèn)最大值為255，不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或操作系統(tǒng)的TTL不一樣，利用TTL這一特性，可以用來識別

的類型。TTL這個(gè)字段封裝在

協(xié)議數(shù)據(jù)單元中。主題二：IP數(shù)據(jù)包格式學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)本節(jié)目標(biāo)1. 理解IP數(shù)據(jù)包的格式。2. 掌握IP數(shù)據(jù)包分片原理。1. 通過采用剝洋蔥的方式揭開IP數(shù)據(jù)包神秘的面紗，引導(dǎo)學(xué)生建立“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維。素質(zhì)目標(biāo)能力目標(biāo)1. 能夠捕獲與分析IP數(shù)據(jù)包。IP數(shù)據(jù)報(bào)，也叫IP數(shù)據(jù)包，或分組是IP協(xié)議功能的集中體現(xiàn)者掌握了此格式，就等于掌握了IP協(xié)議非常重要，是Internet的核心協(xié)議之一7

IP數(shù)據(jù)包(車水馬龍的IP數(shù)據(jù)包世界）IP數(shù)據(jù)報(bào)概述采用類似剝洋蔥的方法，透過現(xiàn)象看本質(zhì)固定部分（20字節(jié)）可變部分首部長度服務(wù)類型標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）總長度標(biāo)識版本048161931首部上層數(shù)據(jù)首部二進(jìn)制位流版本首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識目的地址……IP分組：01000100010101010101001001001000110……8

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式版本（version）1表示該數(shù)據(jù)報(bào)所使用的IP協(xié)議版本號0100IPv40110IPv6版本（4）9

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式頭長度（IHL）2指明“報(bào)頭區(qū)”的長度單位是32bits如：01117報(bào)頭區(qū)長度為：7*32bits=224bits=28Bytes頭長度（4）10

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式取值訪問是多少呢？服務(wù)類型（TOS）3區(qū)分不同的服務(wù)種類，對傳輸速度及可靠性等方面加以控制TOS（8）11

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式總長度（TotalLength）4定義了報(bào)文總長，包含首部和數(shù)據(jù)，單位：32字節(jié)。20~65,536總長度（16）12

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式標(biāo)識符（Identification）5讓目標(biāo)主機(jī)確定一個(gè)新到達(dá)的分段屬于哪一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。同一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的所有分段包含相同的Identification值（類似于身份證）標(biāo)識（16）13

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式標(biāo)志位（Flags）6用于控制和識別分片。標(biāo)志（3）14

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式片偏移（FragmentOffset）7指明了每個(gè)分片相對于原始報(bào)文開頭的偏移量，以8字節(jié)作單位分片1分片2分片3片偏移（13）15

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式0 120 240這3個(gè)分片的偏移量分別是多少呢？存活時(shí)間（TTL）8避免報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)存在。最大的生存期為255秒TTL（8）16

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式協(xié)議（Protocol）9定義了該報(bào)文數(shù)據(jù)區(qū)使用的協(xié)議協(xié)議（8）17

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式校驗(yàn)和（HeaderChecksum）10只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部部分（報(bào)頭區(qū)），不包括數(shù)據(jù)部分（數(shù)據(jù)區(qū)）數(shù)據(jù)區(qū)的錯(cuò)誤留待上層協(xié)議處理校驗(yàn)和（16）18

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式源、目的IP地址11源IP地址是報(bào)文的發(fā)送端的地址，

目的IP地址是報(bào)文接收端的地址。源IP發(fā)送端接收端目的IP源IP地址（32）目的IP地址（32）19

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式選項(xiàng)12選項(xiàng)字段用來支持排錯(cuò)、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)（0or32ifany）20

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式數(shù)據(jù)（Data）13數(shù)據(jù)字段內(nèi)容是上層所封裝的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)21

IP數(shù)據(jù)包IP報(bào)文格式你還記得以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)長度嗎？MTU：每種網(wǎng)絡(luò)都規(guī)定了一個(gè)幀最多能夠容納的數(shù)據(jù)量，這一限制稱為最大傳輸單元。數(shù)據(jù)報(bào)的總長度一定不能超過下層的數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值，否則無法傳輸網(wǎng)絡(luò)類型MTU（字節(jié)）總長度（字節(jié)，含F(xiàn)CS）IP網(wǎng)絡(luò)65535——IPoverATM9180——PPP（Default）1500——以太網(wǎng)15001518IEEE802.4TokenBus81668191IEEE802.5TokenRing44644508PPPoE1492——FDDI4352450022

IP數(shù)據(jù)包（一車?yán)幌略趺崔k？）分片與重組網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)絡(luò)的MTU各不相同，經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)后需要進(jìn)行分片F(xiàn)DDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500發(fā)送端設(shè)置一個(gè)唯一的標(biāo)識符發(fā)送數(shù)據(jù)路由器負(fù)責(zé)進(jìn)行分片處理。接收端利用標(biāo)識符及片偏移字段進(jìn)行重組。數(shù)據(jù)IP首部433220各分片具有相同的標(biāo)識符數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部13722023

IP數(shù)據(jù)包（一車?yán)幌略趺崔k？）分片與重組經(jīng)過分片之后的IP數(shù)據(jù)報(bào)在被重組的時(shí)候，只能由目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行，路由器雖然做分片但不會進(jìn)行重組版本（4）頭長度（4）TOS（8）總長度（16）標(biāo)識（16）標(biāo)志（3）片偏移（13）TTL（8）協(xié)議（8）校驗(yàn)和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項(xiàng)（0or32ifany）數(shù)據(jù)bit0bit31分片1IP首部分片2IP首部分片3IP首部分片1數(shù)據(jù)

分片2數(shù)據(jù)分片3數(shù)據(jù)FDDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500思考24

IP數(shù)據(jù)包（一車?yán)幌略趺崔k？）分片與重組（2）確定分片后數(shù)據(jù)報(bào)片的偏移量：滿足L+20≤1500（MTU）且L能被8整除兩個(gè)條件的最大值IP首部數(shù)據(jù)1480BIP首部1480BIP首部1040BIP首部0148029604000B20B數(shù)據(jù)片1數(shù)據(jù)片2數(shù)據(jù)片3L≤1480，這里取1480；且1480/8=185,能被8整除，與MTU非常接近另外4000/1480=2.7，取整后為3，也即原始數(shù)據(jù)分為3個(gè)報(bào)片，長度分別為1480B、1480B、1040B（1）確定分片后數(shù)據(jù)報(bào)片長度方法：由每個(gè)分片的起始位置決定，如數(shù)據(jù)報(bào)片1的起始位置為0，故數(shù)據(jù)報(bào)片1的偏移量為0/8=0，其它報(bào)片類似處理片偏移0/8=0片偏移1480/8=185片偏移2960/8=370（3）確定分片后數(shù)據(jù)報(bào)片標(biāo)識字段：隨機(jī)產(chǎn)生，但一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)分片后，每一個(gè)分片的標(biāo)識值是一樣的（4）確定分片后數(shù)據(jù)報(bào)片標(biāo)志字段：除最后一個(gè)分片的MF=0，其它分片的MF=1；DF位均為0，表示還可以繼續(xù)分片25

IP數(shù)據(jù)包（一車?yán)幌略趺崔k？）分片與重組（舉例★）各種數(shù)據(jù)報(bào)的首部中與分片有關(guān)字段中的數(shù)值匯總數(shù)據(jù)報(bào)總長度標(biāo)識MFDF片偏移原始數(shù)據(jù)報(bào)402013579000數(shù)據(jù)報(bào)片1150013579100數(shù)據(jù)報(bào)片215001357910185數(shù)據(jù)報(bào)片31500135790037026

IP數(shù)據(jù)包（一車?yán)幌略趺崔k？）分片與重組（舉例★）IP數(shù)據(jù)包中有3個(gè)關(guān)于長度字段的標(biāo)記：一個(gè)是報(bào)頭長度、一個(gè)是總長度、一個(gè)是片偏移，基本單位分別是4B、1B、8B課堂同步27

IP數(shù)據(jù)包格式1.以下關(guān)于IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A．IPv4數(shù)據(jù)包的長度是可變的B．協(xié)議字段表示IP的版本，值為4表示IPv4C．包頭長度字段以4B為單位，總長度字段以B為單位D．生存周期字段值表示一個(gè)數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過的最多跳數(shù)考研考點(diǎn)：全國統(tǒng)考、院校自主命題均有涉及28

IP數(shù)據(jù)包格式1.關(guān)于IP頭部校驗(yàn)和，下列說法正確的是（）。【2018山東大學(xué)】A．IP數(shù)據(jù)包校驗(yàn)和的計(jì)算涉及整個(gè)IP數(shù)據(jù)包

B．