系列文章目錄

什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？
什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)交換之電路交換
數(shù)據(jù)交換之報(bào)文交換和分組交換
分組交換 vs 電路交換
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（1）——速率、帶寬、延遲
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（2）——時(shí)延帶寬積、丟包率、吞吐量/率
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念
OSI參考模型基本概念
OSI參考模型中非端-端層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層）功能介紹
OSI參考模型中端-端層（傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層、應(yīng)用層）功能介紹
TCP/IP參考模型基本概念，包括五層參考模型
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程通信
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)傳輸服務(wù)的需求
Web應(yīng)用之HTTP協(xié)議（涉及HTTP連接類(lèi)型和HTTP消息格式）
Cookie技術(shù)
Web緩存/代理服務(wù)器技術(shù)
傳輸層服務(wù)概述、傳輸層 vs. 網(wǎng)絡(luò)層
傳輸層——多路復(fù)用和多路分用
傳輸層——UDP簡(jiǎn)介
傳輸層——可靠數(shù)據(jù)傳輸原理之Rdt協(xié)議
傳輸層——可靠數(shù)據(jù)傳輸之流水線機(jī)制與滑動(dòng)窗口協(xié)議
傳輸層——TCP特點(diǎn)與段結(jié)構(gòu)
傳輸層——TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸
TCP連接管理（圖解三次握手和四次揮手）
傳輸層——擁塞控制原理與解決方法
TCP的擁塞控制機(jī)制
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)與核心功能
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型——虛電路網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型——數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)

Internet網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層

先來(lái)概括性地來(lái)看一些Internet網(wǎng)絡(luò)層的主要內(nèi)容：

Internet網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)，它實(shí)現(xiàn)的主要功能是路由轉(zhuǎn)發(fā)。主機(jī)或路由器這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)路由協(xié)議或算法進(jìn)行路徑的選擇，然后將這些路徑信息存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)發(fā)表（路由表），這個(gè)表就供IP協(xié)議去處理和轉(zhuǎn)發(fā)分組。在處理的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)，這個(gè)時(shí)候，就涉及到把一些差錯(cuò)信息傳輸給一些路由器或主機(jī)，這時(shí)就需要另外一個(gè)非常重要的協(xié)議，即ICMP協(xié)議，它主要用于伴隨IP協(xié)議的運(yùn)行，提供一些差錯(cuò)報(bào)告或在路由器、主機(jī)之間提供一些“信令”信息的傳輸。所以ICMP協(xié)議從一定程度上可以看作是IP協(xié)議的伴隨協(xié)議。也就是說(shuō)一般實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議的同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)ICMP協(xié)議。

IP協(xié)議

IP數(shù)據(jù)報(bào)（分組）結(jié)構(gòu)

IP數(shù)據(jù)報(bào)也稱(chēng)為IP分組。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，主要包括兩部分。分別是首部/頭部和數(shù)據(jù)部分。數(shù)據(jù)是IP協(xié)議封裝的上層的或其它層協(xié)議的數(shù)據(jù)分組，比如說(shuō)TCP段。

將IP數(shù)據(jù)報(bào)展開(kāi)來(lái)看，頭部包括很多域或者說(shuō)字段。作為頭部，又可以分為兩部分，一部分是固定部分，另一部分是可變部分。固定部分就是說(shuō)這部分在所有IP數(shù)據(jù)報(bào)中的大小都是固定的。這個(gè)固定的部分總共是20個(gè)字節(jié)（一行32位即4字節(jié)，固定部分占了5行，就是5*4=20字節(jié)）?？勺儾糠值拈L(zhǎng)度是不確定的?？梢允?,個(gè)，也可以是多個(gè)。

下面來(lái)逐一看看一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)每個(gè)字段的主要含義：文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-751353.html

• 版本號(hào)字段占用4個(gè)比特位，標(biāo)識(shí)IP協(xié)議的版本。如果是IPv4，就是4，如果是IPv6，就是6
• 首部長(zhǎng)度字段占4位，給出整個(gè)IP分組的首部長(zhǎng)度。計(jì)算的時(shí)候以4字節(jié)為單位，也可以理解為一行（因?yàn)橐恍?2位，就是4字節(jié)）。如果這個(gè)字段的值為5，那么需要乘以4才能得到IP分組首部長(zhǎng)度的字節(jié)數(shù)，也就是20字節(jié)
• 服務(wù)類(lèi)型(TOS)字段占8位：最初的目的是這個(gè)IP分組在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中期望獲得哪種類(lèi)型的服務(wù)
  • 1998 年這個(gè)字段改名為區(qū)分服務(wù)，也就是讓網(wǎng)絡(luò)能夠區(qū)別對(duì)待不同的IP數(shù)據(jù)報(bào)，并且提供不同類(lèi)型的服務(wù)。比如某些數(shù)據(jù)報(bào)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，某些數(shù)據(jù)報(bào)之后轉(zhuǎn)發(fā)
  • 這個(gè)字段只有在網(wǎng)絡(luò)提供區(qū)分服務(wù)(DiffServ)時(shí)才有效
  • 在目前IPv4網(wǎng)絡(luò)中，一般情況下不使用該字段，通常IP分組的該字段(第2字節(jié))的值為00H
• 總長(zhǎng)度字段占16位：IP分組的總字節(jié)數(shù)(首部+數(shù)據(jù))。注意它是以字節(jié)為單位的。
  • 因?yàn)樽侄伍L(zhǎng)度是16位，所以所能表示的最大IP分組的總長(zhǎng)度是65535B。去掉最小的頭部長(zhǎng)度也就是20B，那么IP分組可以封裝的最大數(shù)據(jù)：65535-20=65515B。當(dāng)然這只是理論上，在實(shí)際中不會(huì)有這么大的分組
• 標(biāo)識(shí)、標(biāo)志位、片偏移與IP分組的分片有關(guān)，后面介紹
• 生存時(shí)間（TTL，Time To Live，也叫做存活時(shí)間）字段占8位，用來(lái)標(biāo)識(shí)IP分組在網(wǎng)絡(luò)中最多可以通過(guò)的路由器數(shù)（或跳步數(shù)）
  • 路由器轉(zhuǎn)發(fā)一次分組，TTL減1，如果TTL=0，路由器則丟棄該IP分組，這時(shí)會(huì)向源主機(jī)發(fā)送一個(gè)ICMP報(bào)文
• 協(xié)議字段占8位：指示IP分組封裝的是哪個(gè)協(xié)議的數(shù)據(jù)包
  • 實(shí)現(xiàn)復(fù)用/分解
  • 比如， 6為T(mén)CP，表示封裝的為T(mén)CP段；17為UDP，表示封裝的是 UDP數(shù)據(jù)報(bào)
• 首部校驗(yàn)和字段占16位：實(shí)現(xiàn)對(duì)IP分組首部的差錯(cuò)檢測(cè)
  • 計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)，該字段置全0
  • 運(yùn)算算法與前面講的UDP校驗(yàn)和的計(jì)算算法是一樣的，采用反碼算數(shù)運(yùn)算求和，和的反碼作為首部校驗(yàn)和字段
  • 首部校驗(yàn)和在每一次轉(zhuǎn)發(fā)也就是一跳的時(shí)候都要重新計(jì)算，重新校驗(yàn)。因此首部校驗(yàn)和是逐跳計(jì)算、逐跳校驗(yàn)的
• 源IP地址、目的IP地址字段各占32位：分別標(biāo)識(shí)發(fā)送分組 的源主機(jī)/路由器(網(wǎng)絡(luò)接口)和接收分組的目的主機(jī)/路由器 （網(wǎng)絡(luò)接口）的IP地址
• 選項(xiàng)字段占長(zhǎng)度可變，范圍在1~40B之間：攜帶安全、源 選路徑、時(shí)間戳和路由記錄等內(nèi)容
  • 實(shí)際上很少被使用，也就是0
• 填充字段占長(zhǎng)度可變，范圍在0~3B之間：目的是補(bǔ)齊整個(gè) 首部，符合32位對(duì)齊，即保證首部長(zhǎng)度是4字節(jié)的倍數(shù)

到了這里，關(guān)于【計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)筆記】Internet網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層——IP協(xié)議之IP數(shù)據(jù)報(bào)的結(jié)構(gòu)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！