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网络层(1)

news 2025/8/17 12:07:49

网络层

在复杂的网络环境中确定一个合适的路径

IP 协议

在这里插入图片描述

基本概念

主机: 配有 IP 地址, 但是不进行路由控制的设备;

路由器: 即配有 IP 地址, 又能进行路由控制;

节点: 主机和路由器的统称;

传输层和网络层对比：

TCP/IP协议的核心功能：把数据100%从主机A传到主机B，这也是网络要解决的核心问题和功能

IP提供的是一种能力，能力是指的是有较大概率能做到的某事，IP协议解决的是主机到主机的问题，而TCP协议解决的是进程到进程的问题

IP其实是目标网络加上目标主机

比如去旅游，去北京就要去故宫

路由的本质：从一个子网进入到另一个子网

协议头格式

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• 4 位版本号(version): 指定 IP 协议的版本, 对于 IPv4 来说, 就是 4.

• 4 位头部长度(header length): IP 头部的长度是多少个 32bit, 也就是 length 4的字节数. 4bit 表示最大的数字是 15, 因此 IP 头部最大长度是 60 字节.

• 8 位服务类型(Type Of Service): 3 位优先权字段(已经弃用), 4 位 TOS 字段, 和1 位保留字段(必须置为 0). 4 位 TOS 分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于 ssh/telnet 这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于 ftp 这样的程序, 最大吞吐量比较重要.

• 16 位总长度(total length): IP 数据报整体占多少个字节.

• 16 位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文. 如果 IP 报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个 id 都是相同的.

• 3 位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为 1 表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过 MTU, IP 模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分片了的话, 最后一个分片置为 0, 其他是 1. 类似于一个结束标记.

• 13 位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始 IP 报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 8得到的. 因此, 除了最后一个报文之外, 其他报文的长度必须是 8 的整数倍(否则报文就不连续了).

• 8 位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是64每次经过一个路由, TTL -= 1, 一直减到 0 还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环

• 8 位协议: 表示上层协议的类型

• 16 位头部校验和: 使用 CRC 进行校验, 来鉴别头部是否损坏.

• 32 位源地址和 32 位目标地址: 表示发送端和接收端.

• 选项字段(不定长, 最多 40 字节): 略