21-05-20-计网自顶向下方法

• 标识、标志、片偏移：IP分片有关;IPv6不允许在路由器上对分组分片

• 寿命Time-To-Live TTL：来确保数据报不会永远在网络中循环（长时间的路由选择环路）；每经过一台路由器处理数据报，则该字段的值减 1 ，当为 0 时丢弃此数据报

• 协议：

  • 当IP数据报到达目的地才有用，指示了数据报的数据部分应该交给哪个运输层协议；
  • 作用类似端口号，端口号是将运输层和应用层绑定到一起的黏合剂，协议号是将网络层与运输层绑定到一起的黏合剂

• 首部检验和：

  • 帮助路由器检测收到的IP数据报中的比特错误
  • 方法：首部每两个字节当做一个数，反码计算求和，再将其存放在检验和字段中
  • 路由器对收到的每个IP数据包都要检测，如果差错一般则丢 弃
  • 每台路由器需要重新计算检验和并再次放回原处，因为TTL字段和可能的选项字段会改变
  • 为什么TCP/IP都要进行检测
    • TCP/UDP对整个TCP/UDP报文段检测
    • IP只对IP首部进行检测
    • TCP/UDP与IP不一定属于同一个协议栈

• 源和目的 IP 地址

• 选项：允许首部被扩展，但很少使用；当允许扩展后处理选项变化，导致处理时间变化大，IPv6中已去掉

• 数据（有效载荷）：大多数情况是TCP/UDP报文段；少数情况是其他类型的数据，如ICMP报文

当IP数据报无选项时首部长度为 20 字节，如果是承载了一个 TCP 报文段，则每个（无分片）的数据报工承载了总长 40 字节的首部，因为 TCP 首部也为 20 字节，再加上应用层报文

4.3.2 IPv4数据报分片

以太网帧最大承载为 1500 字节的数据

某些广域网链路的帧最大承载为 576 字节的数据

一个链路层帧能承载的最大数据量叫作最大传送单元MTU，又因为IP数据报封装在链路层帧在不同路由器间传输，所以MTU严格地限制着 IP 数据报的长度，且由于发送方与目的方的路径上的 MTU 可能有各种差距，所以会产生某些问题

解决：将IP数据报中的数据分片分成多个更小的 IP 数据报，用单独的链路层帧进行封装，这些小的数据报则称为片

片到达目的地运输层之前需要重新组装，TCP与UDP都希望从网络层收到完整的，未分片的报文，但为了将网络内核保持简单，数据报的重新组装工作被放到了端系统中

IP数据报首部的标识、标志和片偏移字段可以对分片进行判断

数据报的标识递增，对一个数据报进行分片时，首部的源地址、目的地址和标识号相同，因此可以判断是同一个分片

标志比特表示此分片是否为最后一个分片，只有最后分片比特位为 1 ，其余为 0，因此可以判断是否收到了最后一个分片

片偏移地址表示在初始IP数据报的哪个位置，方便组装

4.3.3 IPv4 编址

接口：主机与物理链路之间的边界；路由器与任意一条链路之间的边界

IP 要求每台主机和路由器接口拥有自己的 IP 地址，即从技术上讲，一个 IP 地址与一个接口相关联，而不是与包括该接口的主机或路由器相关联

IP地址 32 比特， 4 字节，总共有 2^32 个（约 40 亿）

点分十进制，每个字节 8 比特换算 10 进制，再加以 "." 间隔

分开主机和路由器的每个接口，产生几个隔离的网络岛，使用接口端接这些隔离的网络的端点，隔离的网络每一个都叫做子网

因特网的地址分配策略被称为无类别域间路由选择CIDR，将子网寻址一般化，32 比特的IP地址被划分两部分，a.b.c.d/x，x 为地址中第一部分中的比特数，x 的最高比特构成了 IP地址的网络部分，被称为前缀

一个组织被分配一块连续的地址，即具有相同的前缀的一段地址，内部的设备 IP 地址有共同的前缀