網(wǎng)際協(xié)議IPv4


IP的交付

  • 間接交付:發(fā)送方通過分組的目的IP和路由表來查找改組應(yīng)當(dāng)被交付的下一個路由器的IP地址俩垃。路由器收到分組后沈撞,通過對應(yīng)的掩碼計算出要交付的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號慷荔,查找下一個路由的IP地址。然后發(fā)送方再用ARP協(xié)議找出下一個路由器的物理地址缠俺。
  • 直接交付:最后一跳路由器與目的地之間显晶,同物理網(wǎng)絡(luò)之間的交付都是直接交付贷岸。發(fā)送方只需要通過目的IP找到目的物理地址即可。

IP的轉(zhuǎn)發(fā)

基于目的地址的轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)路由器或主機(jī)有分組要發(fā)送時磷雇,要搜索路由表偿警,以便找到到達(dá)最后終點的路由。這種方法效率較低唯笙,搜索查找限制户敬,因此需要減小路由表長度,簡化路由表睁本。

  • 下一跳方法: 路由表中只保留下一跳的地址尿庐,而不是保留完整的路由。
  • 特定網(wǎng)絡(luò)方法:把連接到同一個網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)看成是一個表項呢堰,表項只用來定義網(wǎng)絡(luò)本身抄瑟。

使用分類地址的轉(zhuǎn)發(fā):提取目的地址->提取網(wǎng)絡(luò)地址->查找
通常對A,B,C類地址分別提供一個路由表,表中包含網(wǎng)絡(luò)地址枉疼,下一跳地址皮假,和路由器借口號
使用無分類地址的轉(zhuǎn)發(fā):此時的路由表需要四列,多一項為掩碼骂维,此時沒有子網(wǎng)劃分惹资,但是有地址聚合的概念,因此采用最長掩碼匹配

基于標(biāo)記的轉(zhuǎn)發(fā)面向連接的概念航闺,采用虛電路的方式褪测,附加在分組上的標(biāo)記來轉(zhuǎn)發(fā)該分組。

路由器的結(jié)構(gòu)

路由器有四個部件:輸入端口潦刃,輸出端口侮措,路由選擇處理器,交換結(jié)構(gòu)乖杠。

  • 輸入端口和輸出端口:完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能分扎,完成接收比特流,幀拆裝成分組胧洒,同時進(jìn)行糾錯檢錯畏吓,緩沖排隊;封裝成幀卫漫,發(fā)送菲饼。
  • 路由選擇處理器:執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)層功能,找出下一跳地址和端口號汛兜。
  • 交換結(jié)構(gòu):把分組從輸入隊列搬移到輸出隊列中巴粪,采用縱橫交換結(jié)構(gòu)或榕樹交換結(jié)構(gòu)通今。

網(wǎng)際協(xié)議IP

不可靠的無連接數(shù)據(jù)報協(xié)議 best-effort delivery粥谬,IP分組有可能損壞肛根,丟失,失序或延遲到達(dá)漏策,并且有可能給網(wǎng)絡(luò)帶來阻塞派哲。如果需要可靠的服務(wù),IP需要和可靠的高層協(xié)議配合起來使用

  • HLEN:IP數(shù)據(jù)報首部的長度5即表示20bytes掺喻,15即表示60bytes
  • 服務(wù)類型:包括一些優(yōu)先級芭届,和IP分組的處理方式
  • Total length:總長度包括有16位,即總長度為65535
  • 生存時間TTL:超過時間就丟棄分組
  • 協(xié)議:使用該IP的上層協(xié)議:TCP(6)感耙,UDP(17)褂乍,ICMP(1),IGMP(2)即硼,OSPF(89)

分析這個分組逃片,前面的部分是MAC幀的目的地址,源地址只酥,還有類型(0x80)褥实,從藍(lán)色高亮部分開始是IP分組。45表示IPv4裂允,首部長度為5*4=20字節(jié)损离;06表示支持的高層協(xié)議為TCP,34c9之后的為IP目的地址和源地址..


分片

數(shù)據(jù)報可以穿越不同的網(wǎng)絡(luò)绝编。路由器將一個以太網(wǎng)連接到一個廣域網(wǎng)僻澎,那么它接收到的以太網(wǎng)格式的幀,而發(fā)送出去的是廣域網(wǎng)格式的幀十饥。

  • 原因:不同的底層都有自己的幀格式怎棱,有不同的數(shù)據(jù)字段最大長度(MTU),比如以太網(wǎng)MTU為1500字節(jié)绷跑,F(xiàn)DDI為4352字節(jié)拳恋,PPP為296字節(jié);IP的最大長度為65535字節(jié)砸捏,當(dāng)要封裝成幀時必須根據(jù)要轉(zhuǎn)發(fā)的具體物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分片(fragmentation)谬运,每個分片都要包含HEADER部分。
  • 如何分片垦藏,涉及標(biāo)識梆暖,標(biāo)志,分片偏移掂骏。
    標(biāo)識用來表示一個IP數(shù)據(jù)報轰驳,在目的地進(jìn)行重組,標(biāo)識是一個IP數(shù)據(jù)報的唯一身份。
    標(biāo)志是用來表示該分片是否為最后一個分片级解。
    分組偏移以8字節(jié)為單位計算冒黑。
    分片實例


IP完整流程解釋


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