IP协议文档.ppt

第5章 IP协议 因特网的核心协议是IP和TCP两大协议。 作用：IP协议是TCP/IP协议簇中的核心协议，提供数据传输的最基本服务，是实现网络互联的基本协议。 位置：IP协议位于网络层，位于同一层次的协议还有下面的ARP和RARP以及上面的因特网控制报文协议ICMP和因特网组管理协议IGMP。 （P44） 关系：ARP和RARP报文不被封装在IP数据报中，而ICMP和IGMP的数据则要封装在IP数据报中进行传输。由于IP协议在网络层中具有重要的地位，人们又将TCP/IP协议的网络层称为IP层。 IP是不可靠的无连接数据报协议，提供尽力而为的传输服务。 IP协议具有以下特点： （1）是点到点的协议 （2）IP协议不保证传输的可靠性 （3）IP协议提供无连接数据报服务 IP层通过IP地址实现了物理地址的统一； 通过IP数据报实现了物理数据帧的统一。 IP层通过对以上两个方面的统一达到了向上屏蔽底层差异的目的。 重点讨论IP数据报的格式和无连接数据报的传输机制。 第5章 IP协议 5.1 IP数据报格式 5.2 无连接数据报传输 5.3 IP数据报选项 5.4 IP模块的结构 5.1 IP数据报格式 IP协议所处理的数据单元称为IP数据报。 5.1 IP数据报格式 IP数据报=首部+数据 IP数据报首部分为定长部分和变长部分。 （1）版本(4位)表示数据报的IP协议版本，版本号规定了数据报的格式。IPv4=4 （2）首部长度(4位)指出数据报首部长度(32位为单位)。 （3）服务类型(8位)规定对本数据报的处理方式。服务类型的含义如图1-2所示。 因特网工程任务组IETF将IP数据报的服务类型字段改成了区分业务字段。 5.1 IP数据报格式 （4）数据报总长度指示整个IP数据报的长度。 数据长度=数据报总长度－首部长度×4 （5）标识(16位)由信源机赋给IP数据报，每个IP数据报有一个本地惟一的标识符。数据报的标识由信源机产生，每次自动加1后分配给要发送的数据报。 （6）标志(3位)用于表示该IP数据报是否允许分片和是否是最后的一片。 （7）片偏移(13位)表示本片数据在它所属的原始数据报数据区中的偏移量（以8字节为单位）。 （8）生存时间TTL(8位)控制IP数据报在网络中的传输时间。 （9）协议(8位)指明被IP数据报封装的协议。（P83） 5.1 IP数据报格式 （10）首部校验和(16位)用于保证首部数据的完整性。 （11）源地址表示本IP数据报的最初发送者的IP地址；目的地址一般表示本IP数据报最终接收者的IP地址。 （12）IP选项用于控制数据在网络中的传输路径、记录数据报走过的路由器以及获取数据报所途径经过的路由器的时间戳。 （13）数据字段用于携带上层数据，长度受数据报总长度限制(≤65535－首部长度×4)。 5.1 IP数据报格式 IP数据报经过路由器转发时一般要三个方面处理： 首部校验 路由选择 数据分片 这一节将讨论通常首部校验和数据分片问题。 5.2.1 首部校验 IP层不对数据进行校验。 IP协议对IP数据报首部进行校验。 原因： IP首部属于IP层协议的内容，不可能由上层协议处理。 IP首部中的部分字段在点到点的传递过程中是不断变化的，只能在每个中间点重新形成校验数据，在相邻点之间完成校验。 5.2.1 首部校验 两个层次的校验如图所示。 IP数据报的首部通过校验和（Checksum）来保证其正确性。 5.2.1 首部校验 计算首部校验和： 发送方将IP数据报的首部按顺序分为多个16比特的小数据块 首部校验和字段的初始值被设置为0 用1的补码算法对16比特小数据块进行求和 最后再对结果求补 5.2.1 首部校验 将经过计算得到的首部校验和填回到数据报的首部校验和字段，封装成帧后发给通往信宿的下一跳设备。 校验：下一跳设备作为接收方将收到的IP数据报的首部再分为多个16比特的小数据块，用1的补码算法对16位小数据块进行求和，最后再对结果求补，若得到的结果为0，就验证了数据报首部的正确性。 发送方用1的补码计算和数时，首部校验和字段被设置为0，等于没有参加计算，求补后的校验和与和数各位正好相反。 接收方用1的补码计算和数时，新的首部校验和字段已经被加入，正确情况下所得的和数应该为0xffff，因此，求补后的结果应该为0x0000。 5.2.1 首部校验 例子：本例中没有IP选项，所以首部长度为5，数据总长度为128字节，数据报的标识为1，未分片，TTL值为4，封装的是TCP协议数据，源地址和目的地址分别为：6和0。 计算中要注意加