IP数据报的格式
1. IP数据报首部的固定部分中的各字段
①版本:占4位,指IP协议的版本。通信双方使用的
IP协议版本必须一致。日前广泛使用的 IP协议版本号为 4 (即 IPv4)。
IPv6 目前还处于起步阶段。
②首部长度:占 4 位,可表示的最大十进制数值是 15。请注意,
这个字段所表示数的单位是32位字 ( 1 个32位字长是4 字节),
因此,当 IP 的首部长度为 1111 时 (即十进制的 15),
首部长度就达到 60字节。当 IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时,
必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在 4字节的整数倍开始,
这样在实现 IP协议时较为方便。
首部长度限制为 60字节的缺点是有时可能不够用。
这样做的目的是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是 20 字节 (即首部长度为 0101),
这时不使用任何选项。
③服务:占 8 位,用来获得更好的服务。
这个字段在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直没有被使用过。
1998年IETF把这个字段改名为区分服务 DS (DifferentiatedServices)。
只有在使用区分服务时,这个字段才起作用。
④总长度:总长度指首都及数据之和的长度,单位为字节。
因为总长度字段为 16位,所以数据报的最大长度为 216-1=65 535字节。 在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式,其中包括帧格式中的数据字段的最大长度,即最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时,此数据报的总长度 (即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。
⑤标识 (Identification):占 16位。
IP软件在存储器中维持一个计数器,每产生一个数据报,
计数器就加 1,并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号,
因为 IP是无连接的服务,数据报不存在按序接收的问题。
当数据报由于长度超过网络的 MTU 而必须分片时,
这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。
相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为
原来的数据报。
⑥标志 (Flag):占3 位,但目前只有2位有意义。
标志字段中的最低位记为 MF (More Fragment)。
MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片
中的最后一个。
标志字段中间的一位记为 DF(Don't Fragment),
意思是“不能分片”。只有当 DF=0时才允许分片。
⑦片偏移:占 13位。较长的分组在分片后,
某片在原分组中的相对位置。也就是说,相对用户数据字段的起点,
该片从何处开始。片偏移以 8个字节为偏移单位。
这就是说,每个分片的长度一定是 8字节 (64位)的整数倍。
⑧生存时间:占 8位,生存时间字段常用的英文缩写是
TTL (Time To Live),其表明数据报在网络中的寿命。
由发出数据报的源点设置这个字段。
其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜围子,
因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为 TTL的单位。
每经过一个路由器时,就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。
若数据报在路由器消耗的时间小于 1 秒,就把TTL值减 1。
当 TTL值为 0时,就丢弃这个数据报。
⑨协议:占 8 位,协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。
⑩首部检验和:占 16位。这个字段只检验数据报的首部,
但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器,都要重新计算一下首都检验和 (一些字段,如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化)。不检验数据部分可减少计算的工作量。
⑾源地址:占32位。
⑿目的地址:占 32位。
2. IP数据报首部的可变部分
IP首都的可变部分就是一个可选字段。选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施,内容很丰富。此字段的长度可变,从 1 个字节到40个字节不等,取决于所选择的项目。某些选项只需要 1 个字节,它只包括 1 个字节的选项代码。但还有些选项需要多个字节,这些选项一个个拼接起来,中间不需要有分隔符,最后用全0 的填充字段补齐成为 4字节的整数倍。 增加首都的可变部分是为了增加IP 数据报的功能,但这同时也使得 IP 数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。新的 IPv6就将 IP数据报的首部长度做成固定的。
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