4.1.1 IP数据报（课件） -《计算机网络技术基础》同步教学(上海交通大学出版社)

计算机网络技术基础 单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼。 TCP/IP协议簇 第四章 章节导读 不同的厂家生产的计算机运行的操作系统可能完全不同，却因为有了TCP/IP协议簇而能够进行相互通信。TCP/IP协议簇包含很多协议，其中最核心的3个协议是网际协议（internet protocol，IP）、传输控制协议（transmission control protocol，TCP）和用户数据报协议（user datagram protocol，UDP）。 本章就来介绍这3个较核心的协议，以及地址解析协议（address resolution protocol，ARP）和网际控制报文协议（internet control message protocol，ICMP）。 * 学 习 目 标 掌握IP数据报的格式。 掌握IPv4地址的结构和分类。 掌握TCP传输连接的建立和释放过程。 理解子网掩码的概念，掌握子网划分的方法。 理解地址解析协议ARP和网际控制报文协议ICMP的工作原理和应用。 了解IPv6地址的结构和特点。 掌握UDP的概念、特点、端口号分配和数据报格式。 掌握TCP的概念、特点、端口号分配和数据报格式。 掌握TCP传输连接的建立和释放过程。 * 4.1 网际协议IP 网际协议IP是一个网络层协议，它包含寻址信息和控制信息，可使数据包在网络中路由。IP协议是TCP/IP协议簇中最为核心的协议。 与IP协议配套使用的还有4个子协议： 地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol，ARP）； 逆地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol，RARP）； 因特网控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol，ICMP）； 因特网组管理协议（Internet Group Management Protocol，IGMP）。 4.1 网际协议IP 4.1.1 IP数据报 图4-1 IP数据报的格式 IP协议定义了一个在Internet上传输的基本数据单元，称为IP数据报（IP datagram），其格式如图4-1所示。IP数据报包含报头和数据两个部分，数据是高层传输的数据，而报头是为了正确传输数据而增加的控制信息。 4.1 网际协议IP IP数据报报头包含了一些必要的控制信息，由20个字节的固定部分和变长的可选项部分组成。已知最高位在左边，记为0位；最低为在右边，记为31位。那么报头中各字段的内容如下： （1）版本。版本字段占4位，用来表明IP协议的版本。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4），其版本字段为0100。 （2）首部长度。首部长度字段占4位，表示数据报头的长度。 （3）区分服务。区分服务字段占8位，指示数据报内容的优先权或者优先级。这个字段在旧标准中叫做服务类型，在一般情况下都不使用该字段。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 4.1 网际协议IP （4）总长度。总长度字段是指整个IP数据报的长度（以字节为单位），包括数据报头和数据。由于该字段占16位，所以IP数据报最长可达65 535字节。 在IP层下面的每一种数据链路层协议都规定了一个数据帧中的数据字段的最大长度，这个最大长度被称为最大传送单元（Maximum Transmission Unit，MTU）。当一个IP数据报在链路层封装成帧时，此IP数据报的总长度一定不能超过数据链路层所规定的MTU。 （5）标识符。标识符占16位，每个数据报都必须由唯一的标识符来标识，以便使接收端能重装被分段的数据包。当IP对数据段进行分段的时候，它将给所有的段分配一组编号，然后将这些编号放入标识符字段，保证分段不会被错误地进行重组。 4.1 网际协议IP （6）标志。标志字段占用3位，但只有低两位有效： 标志字段的最低位记为MF（More Fragment），又称最终分段标志。当MF=1时，表示该数据报后还有分片的数据报；当MF=0时，表示该数据报是最后一个分片。 标志字段的中间一位记为DF（Don’t Fragment），又称禁止分段标志。当DF=1时，表示该数据包不能分片；当DF=0时，才允许分片。 （7）片偏移。片偏移字段占13位，用于指出在较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位，也就是说，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。 （8）生存周期（Time To Live，TTL）。TTL值用于限制数据报在网络中的生存时间。数据报每经过一个路由器，该路由器将减少TTL的值；当TTL的值为0的时候，该数据报将被丢弃。这样可以