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3.7计算机网络(IP数据报格式,IP数据报分片,IPv4)

热爱编程的小白白 2023-04-28 原文

目录

🍓IP

🍇1.IP数据报格式

🍑2.IP数据报分片

🥦3.IPv4

1.分类的IP地址

2.网络地址转换NAT


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🍓IP

🍇1.IP数据报格式

数据部分是运输层的传输单元,有TCP段,也有UDP段
首部也可称为是IP数据报的头部
IP数据报如果过大的话,我们就会对它进行分片,分割成的小单元就是分组

对于任何一个IP数据报来说,首部的固定部分都是20字节,可变部分也就是可有可无,大部分情况下是没有可变部分的

版本字段有4位
首部长度也是4位 首部长度要乘以4B才是实际的长度
最小十进制取值为5,表示IP数据报首部只有20字节固定部分
最大十进制取值为15,表示IP数据报收宝宝包含20字节固定部分和最大40字节可变部分

填充字段:确保首部长度为4字节的整数倍,使用全0进行填充
总长度:占16比特,表示IP数据报的总长度(首部+数据载荷)
最大取值为65535,以字节为单位
生存时间TTL:
占8比特,最初以秒为单位,最大生存周期为255秒,路由器转发IP数据报的时候,把IP数据报首部中的该字段的值减去IP数据报在本路由器上所耗费的时间,若不为0,就转发,否则就丢弃
现在以"跳数"为单位,路由器转发IP数据报的时候,把IP数据报首部中的该字段的值减1,如果不为0,就转发,否则就丢弃

🍑2.IP数据报分片

MTU指的是链路层的数据帧可以封装数据的上限
以太网的MTU是1500字节
如果我们传送的数据报长度超过了某一个链路的MTU值要怎么办?

这个时候,数据链路层不能把它封装成帧。需要将原来的IP数据报分片为更小的IP数据报,使用分片来解决问题,使用分片的前提是这个IP数据报本身同意进行分片

标识:同一数据报的分片使用同样标识
标志:只有2位有意义x_ _
中间位DF(Don’t Fragment)
DF=1, 禁止分片
DF=0,允许分片
最低位MF(More Fragment)
MF=1,后面还有分片
MF=0,代表最后一片/没有分片
只有DF=1,MF才有意义
片偏移:
指出较长分组分片后,某片在原分组中的相对位置。以8B为单位,除了最后一个分片以外,其他的每个分片长度一定是8B的整数倍

 题目要求分片长度不要超过1420B,也就是MTU为1420B,但是这1420B中有20B是要给首部的,剩下的1400B才可以作为分片的数据部分
我们就把数据部分进行切割,尽可能使得分割完的数据部分越大越好

🥦3.IPv4

现实生活中,A要去好朋友B的家里的话,那么他首先就得知道B的地址,这样才可以找到B
同样道理,两台主机A,B要想进行通信的话,他们应该也要知道对方的地址,这样才能进行连接,然后发送信息,信息沿着链路,然后顺着路由器的转发,直到转发到主机上
所以,应该要知道是在哪一个网络,在哪一台主机,IP地址唯一标识网络上的一台主机或者路由器的接口
我们知道每一台主机的IP地址都不一样,为了进行区分,就得对IP地址进行编码,并不是随便分配的

  • IP编址的历史阶段
    • 分类的IP地址
    • 子网的划分
    • 构成超网(无分类编址方法)

1.分类的IP地址

①对于主机或者路由器来说,IP地址都是32位的二进制代码
②为了提高可读性,一帮在32位的IP地址中每隔8位就插入一个空格(机器中是没有这样的空格的)
③为了便于书写和记忆,我们通常用等效的十进制数字标识,并且在每一段数字之间加上一个小数点,这就是点分十进制表示法

 

 

 

网段个数指的是它可以分配多少个网络号
私有IP地址,也就是说只能用于私有网络或者专用网络,比如说学校的校园网,办公室的网络

 

 

2.网络地址转换NAT

路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律而不进行转发
不过私有的IP地址也是可以和外部网络进行通信的,就比如说,你在机房中也是可以用电脑来看电影的,这就说明和外部互连网进行了通信

那么,这个通信过程是怎么完成的呢
这就是接下来要说的网络地址转换NAT

端口号是用来标识某台主机上的具体应用,比如说IP标识到了是哪一台主机,但是主机上有微信,QQ等程序,通过端口才知道具体和哪个程序进行通信,接下来以主机A和主机B进行通信作为例子

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