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【计算机网络】 之 网络层==== IP协议

分类: 文章 • 2024-06-02 20:24:52

IP协议


网络层

在复杂的环境中确定一条合适的路径。

IP概述

IP协议对应的是IP地址，那么IP地址是什么？

IP地址（英语：IP Address, 全称：Internet Protocol Address），又译为网际协议地址、互联网协议地址。当设备连接网络，设备将被分配一个IP地址，用作标识。通过IP地址，设备间可以互相通讯，如果没有IP地址，我们将无法知道哪个设备是发送方，无法知道哪个是接收方。[2] IP地址有两个主要功能：标识设备或网络 和 寻址（英语：location addressing）。

总结：

  • IP地址是用来标记主机的地址，没有IP地址就无法识别主机（标志主机）。
  • 因为IP唯一标志主机，所以可以通过IP来查找主机。（寻址）

那么为什么有了MAC地址，还需要IP地址？

推荐：有了 IP 地址，为什么还要用 MAC 地址？

IP数据报

【计算机网络】 之 网络层==== IP协议

  • 4位版本号(version): 指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4.
  • 4位头部长度(header length): IP头部的长度是多少个32bit, 也就是 length * 4 的字节数. 4bit表示最大的数字是15, 因此IP头部最大长度是60字节.
  • 8位服务类型(Type Of Service): 3位优先权字段(已经弃用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0). 4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要.
  • 16位总长度(total length): IP数据报整体占多少个字节.
  • 16位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个
    id都是相同的.
  • 3位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分片了的话,最后一个分片置为1, 其他是0. 类似于一个结束标记.
  • 13位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的. 因此, 除了最后一个报文之外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了).
  • 8位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是64. 每次经过一个路由, TTL-= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环
  • 8位协议: 表示上层协议的类型
  • 16位头部校验和: 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏.
  • 32位源地址和32位目标地址: 表示发送端和接收端

子网掩码

IP地址分为两个部分，网络号和主机号

  • 网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识。
  • 主机号：同一网段内的主机具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号。

通常，计算机的IP地址和子网掩码是成对出现的，通过子网掩码和IP地址进行对照就可以知道主机号和网络号。为了方便表示，子网掩码前面通常是连续的1，后面部分是连续的0，不能出现0和1交替的情况。
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现在已经知道了主机A的IP地址和子网掩码，把它们转化成二进制的形式。通过二进制对应子网掩码的1的部分对应IP地址的网络号，子网掩码为0的部分对应主机号。下面的这张图画的很清楚：
【计算机网络】 之 网络层==== IP协议

  • IP地址与子网掩码做与运算可以得到网络号, 主机号从全0到全1就是子网的地址范围;
  • IP地址和子网掩码还有一种更简洁的表示方法,例如140.252.20.68/24,表示IP地址为140.252.20.68, 子网掩码的高24位是1,也就是255.255.255.0

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