《TCP/IP详解卷1:协议》第3章 IP:网际协议(1)-读书笔记

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《TCP/IP详解卷1:协议》第1章 概述-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第2章 链路层-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第3章 IP:网际协议(1)-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第3章 IP:网际协议(2)-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第4章 ARP:地址解析协议-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第5章 RARP:逆地址解析协议-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第6章 ICMP:Internet控制报文协议-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第11章 UDP:用户数据报协议-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第17、18章 TCP:传输控制协议(1)-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第17、18章 TCP:传输控制协议(2)-读书笔记

《TCP/IP详解卷1:协议》第19章 TCP的交互数据流-读书笔记

 

1、引言

IP是TCP/IP协议族中最核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP提供不可靠、无连接的数据报传送服务。

(1)不可靠

它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误,如某个路由器暂时用完了缓冲区,IP有一个简单的错误处理算法:丢弃该数据报,然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。

(2)无连接

IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。即IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报(先是A,后是B),每个数据报都是独立地进行路由选择,可能选择不同的路线,因此B可能在A到达之前先到达。

 

2、IP首部

IP数据报的格式如图3-1所示。

IP数据报说明:

(1)普通的IP首部长为20个字节,除非含有选项字段。最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit。

(2)4个字节的32 bit值以下面的次序传输:首先是0~7 bit,其次8~15 bit,然后1 6~23 bit,最后是24~31 bit。这种传输次序称作big endian字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此又称作网络字节序。以其他形式存储二进制整数的机器,如little endian格式,则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。

(3)目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作IPv4。

(4)服务类型(TOS)字段包括一个3 bit的优先权子字段(现在已被忽略),4 bit的TOS子字段和1 bit未用位,但必须置0。4 bit的TOS分别代表:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。 4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均为0,那么就意味着是一般服务。图3-2列出了对不同应用建议的TOS值。

注意:现在大多数的TCP/IP实现都不支持TOS特性。

(5)总长度字段是指整个IP数据报的长度,以字节为单位。由于该字段长16比特,所以IP数据报最长可达65535字节。

注意:尽管可以传送一个长达65535字节的IP数据报,但是大多数的链路层都会对它进行分片。而且,主机也要求不能接收超过576字节的数据报。

(6)标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。

(7)TTL生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。 TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减去1。当该字段的值为0时,数据报就被丢弃,并发送ICMP报文通知源主机。

(8)协议字段,它可以识别是哪个协议向IP传送数据。

(9)首部检验和字段是根据IP首部计算的检验和码。

(10)任选项,是数据报中的一个可变长的可选信息。这些选项很少被使用,并非所有的主机和路由器都支持这些选项。

 

3、IP路由选择

IP路由选择是简单的,特别对于主机来说。如果目的主机与源主机直接相连(如点对点链路)或都在一个共享网络上(以太网或令牌环网),那么IP数据报就直接送到目的主机上。否则,主机把数据报发往一默认的路由器上,由路由器来转发该数据报。

说明:大多数多用户系统,都可以配置成一个路由器。我们可以为它指定主机和路由器都可以使用的简单路由算法。本质上的区别在于主机从不把数据报从一个接口转发到另一个接口,而路由器则要转发数据报。

(1)IP数据报处理过程

IP可以从TCP、UDP、ICMP和IGMP接收数据报(即在本地生成的数据报)并进行发送,或者从一个网络接口接收数据报(待转发的数据报)并进行发送。IP层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时,它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时, IP首先检查目的IP地址是否为本机的IP地址之一或者IP广播地址。

如果是这些地址:数据报就被送到由IP首部协议字段所指定的协议模块进行处理。如果不是这些地址:如果IP层被设置为路由器的功能,那么就对数据报进行转发;否则数据报被丢弃。

(2)路由表包含的信息

路由表中的每一项都包含下面这些信息:

1)目的IP地址。

它既可以是一个完整的主机地址,也可以是一个网络地址,由该表目中的标志字段来指定。主机地址有一个非0的主机号,以指定某一特定的主机,而网络地址中的主机号为0,以指定网络中的所有主机(如以太网,令牌环网)。

2)下一跳路由器的IP地址,或者有直接连接的网络IP地址。

下一跳路由器是指一个在直接相连网络上的路由器,通过它可以转发数据报。下一跳路由器不是最终的目的,但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。

3)标志。

其中一个标志指明目的IP地址是网络地址还是主机地址,另一个标志指明下一跳路由器是否为真正的下一跳路由器,还是一个直接相连的接口。

4)为数据报的传输指定一个网络接口。

(3)IP路由选择主要完成的功能

IP路由选择是逐跳地进行的。IP并不知道到达任何目的的完整路径(当然,除了那些与主机直接相连的目的)。所有的IP路由选择只为数据报传输提供下一跳路由器的IP地址。它假定下一跳路由器比发送数据报的主机更接近目的,而且下一跳路由器与该主机是直接相连的。

1)搜索路由表,寻找能与目的IP地址完全匹配的表目(网络号和主机号都要匹配)。如果找到,则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口(取决于标志字段的值)。

2)搜索路由表,寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到,则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口。

3)搜索路由表,寻找标为“默认”的表目。如果找到,则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。

说明:

(1)如果上面这些步骤都没有成功,那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机,那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或“网络不可达”的错误。

(2)完整主机地址匹配在网络号匹配之前执行。只有当它们都失败后才选择默认路由

(3)为一个网络指定一个路由器,而不必为每个主机指定一个路由器,这是IP路由选择机制的一个基本特性。这样做可以极大地缩小路由表的规模,例如Internet上的路由器有只有几千个表目,而不会是超过100万个表目。

 

PS:今天没有完成本章任务,本章剩余小结放在明天来总结。

posted @ 2015-04-16 22:05  QingLiXueShi  阅读(4736)  评论(3编辑  收藏  举报