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什么是计算机网络 什么是网络协议 计算机网络的结构 数据交换之电路交换 数据交换之报文交换和分组交换 分组交换 vs 电路交换 计算机网络性能1——速率、带宽、延迟 计算机网络性能2——时延带宽积、丢包率、吞吐量/率 计算机网络体系结构概念 OSI参考模型基本概念 OSI参考模型中非端-端层物理层、数据链路层、网络层功能介绍 OSI参考模型中端-端层传输层、会话层、表示层、应用层功能介绍 TCP/IP参考模型基本概念包括五层参考模型 网络应用的体系结构 网络应用进程通信 网络应用对传输服务的需求 Web应用之HTTP协议涉及HTTP连接类型和HTTP消息格式 Cookie技术 Web缓存/代理服务器技术 传输层服务概述、传输层 vs. 网络层 传输层——多路复用和多路分用 传输层——UDP简介 传输层——可靠数据传输原理之Rdt协议 传输层——可靠数据传输之流水线机制与滑动窗口协议 传输层——TCP特点与段结构 传输层——TCP的可靠数据传输 TCP连接管理图解三次握手和四次挥手 传输层——拥塞控制原理与解决方法 TCP的拥塞控制机制 网络层服务与核心功能 网络层服务模型——虚电路网络 网络层服务模型——数据报网络 系列文章目录Internet网络的网络层IP协议IP数据报分组结构 Internet网络的网络层
先来概括性地来看一些Internet网络层的主要内容
Internet网络是一个数据报网络它实现的主要功能是路由转发。主机或路由器这些网络设备根据路由协议或算法进行路径的选择然后将这些路径信息存储在转发表路由表这个表就供IP协议去处理和转发分组。在处理的过程中难免会出现一些差错这个时候就涉及到把一些差错信息传输给一些路由器或主机这时就需要另外一个非常重要的协议即ICMP协议它主要用于伴随IP协议的运行提供一些差错报告或在路由器、主机之间提供一些“信令”信息的传输。所以ICMP协议从一定程度上可以看作是IP协议的伴随协议。也就是说一般实现IP协议的同时也要实现ICMP协议。 IP协议
IP数据报分组结构
IP数据报也称为IP分组。从结构上来说主要包括两部分。分别是首部/头部和数据部分。数据是IP协议封装的上层的或其它层协议的数据分组比如说TCP段。 将IP数据报展开来看头部包括很多域或者说字段。作为头部又可以分为两部分一部分是固定部分另一部分是可变部分。固定部分就是说这部分在所有IP数据报中的大小都是固定的。这个固定的部分总共是20个字节一行32位即4字节固定部分占了5行就是5*420字节。可变部分的长度是不确定的。可以是0,个也可以是多个。 下面来逐一看看一个IP数据报每个字段的主要含义
版本号字段占用4个比特位标识IP协议的版本。如果是IPv4就是4如果是IPv6就是6首部长度字段占4位给出整个IP分组的首部长度。计算的时候以4字节为单位也可以理解为一行因为一行32位就是4字节。如果这个字段的值为5那么需要乘以4才能得到IP分组首部长度的字节数也就是20字节服务类型(TOS)字段占8位最初的目的是这个IP分组在网络传输过程中期望获得哪种类型的服务 1998 年这个字段改名为区分服务也就是让网络能够区别对待不同的IP数据报并且提供不同类型的服务。比如某些数据报优先转发某些数据报之后转发这个字段只有在网络提供区分服务(DiffServ)时才有效在目前IPv4网络中一般情况下不使用该字段通常IP分组的该字段(第2字节)的值为00H 总长度字段占16位IP分组的总字节数(首部数据)。注意它是以字节为单位的。 因为字段长度是16位所以所能表示的最大IP分组的总长度是65535B。去掉最小的头部长度也就是20B那么IP分组可以封装的最大数据65535-2065515B。当然这只是理论上在实际中不会有这么大的分组 标识、标志位、片偏移与IP分组的分片有关后面介绍生存时间TTLTime To Live也叫做存活时间字段占8位用来标识IP分组在网络中最多可以通过的路由器数或跳步数 路由器转发一次分组TTL减1如果TTL0路由器则丢弃该IP分组这时会向源主机发送一个ICMP报文 协议字段占8位指示IP分组封装的是哪个协议的数据包 实现复用/分解比如 6为TCP表示封装的为TCP段17为UDP表示封装的是 UDP数据报 首部校验和字段占16位实现对IP分组首部的差错检测 计算校验和时该字段置全0运算算法与前面讲的UDP校验和的计算算法是一样的采用反码算数运算求和和的反码作为首部校验和字段首部校验和在每一次转发也就是一跳的时候都要重新计算重新校验。因此首部校验和是逐跳计算、逐跳校验的 源IP地址、目的IP地址字段各占32位分别标识发送分组 的源主机/路由器(网络接口)和接收分组的目的主机/路由器 网络接口的IP地址选项字段占长度可变范围在1~40B之间携带安全、源 选路径、时间戳和路由记录等内容 实际上很少被使用也就是0 填充字段占长度可变范围在0~3B之间目的是补齐整个 首部符合32位对齐即保证首部长度是4字节的倍数
