计算机网络之IP协议详解_ip协议计算

1.IP协议基础知识

1.1IP协议报头格式（IPv4）

• 4位版本：标识IP协议的版本
• 4位首部长度：标识IP协议头部长度，4个比特位计算出来的数值×4，标识IP头部占用的字节数量
• 8位区分服务（旧标准叫做服务类型）：【3位优先权字段：已经弃用】，【4位TOS字段：最小延时 + 最大吞吐量 + 最高可用性 + 最小费用 ，这四个比特位是一个互斥关系，，一般情况下都是0，标识默认属性】，【1位保留字段：必须置0】
• 16位总长度：总长度指首部和数据（应用层提交的数据）之和的长度，数据报最大长度为65535

这里补充MTU的知识：MTU叫做最大传送单元
在网络传输的过程中，网络层的数是交付给数据链路层的；而数据链路层由于电气特性，对传输的数据做出了约束；通过ifconfig命令可以查看网卡中的限制，数据链路层对传输数据大小的限制（MTU）

限制了网络层交给数据链路层数据报的大小不能超过MTU（字节），说明网络层在提交数据的时候不能超过1500字节
UDP协议：【1.UDP是整条数据交付的，就有可能提交给网络层数据的时候，超过了MTU的限制】【2.当网络层的数据超过MTU时，需要在网络层进行分片传输；将超过MTU限制的数据，分成不同的数据，通过网络传输到对端】 3.【UDP协议是不可靠的，IP协议也是不可靠的，所以如果分片传输，丢失一个分片，整个数据包就会丢失】 结论：如果UDP数据包长度，超过了MTU的限制，则在网络层进行分片传输
TCP协议：【MSS:最大报文长度，限制TCP提交给网络层数据的长度】【MTU = MSS + IP头部 + TCP头部】【TCP协议在传输数据时，严格按照MSS来给网络层交付数据，所以在网络层IP协议拿到TCP提交的数据之后，一定是小于等于MTU - IP头部】【结论：由于TCP在传输数据时，严格按照MSS来限制，所以网络层拿到TCP协议的数据，不需要在网络层进行分片】

• 16位标识：标识当前UDP数据包分片的数据是属于哪一个完整的UDP的报文，同一个UDP数据包当中的所有分片具有相同的标识值，3个标志位：位1（保留位），位2（禁止分片），位3（标识更多分片，当该位置1时，标识该分片不是最后一个分片；当该位置0时，标识该分片已经是整个UDP数据包的最后一个分片）（个人理解：就像是给自己的东西标记记号，然后在一堆东西里面可以根据自己的标记找到属于自己的）
• 13位片偏移：用来标识分片在原来数据当中的位置，用于接收方来组装数据，13位能表示的最大数值是 2^13 = 8192，表示字节的时候，需要给数值×8，即2^16，计算出来的片偏移的数值×8后的字节，标识分片的起始位置
• 8位生存时间：表示数据在传输到达目的地之前允许经过的路由器的个数，TTL：跳数，描述数据包可以最大经历多少路由器转发，一般情况为64，每经过一个路由器，该TTL进行减1操作（直到减为0，还没有到达目的主机，该数据包就丢弃了；如果在减为0之前到达，则说明完成传输）
• 8位协议：标识传输层使用什么协议，在数据分用的时候，通过该字段，将数据提交给相应的协议
• 16位首部校验和：判断IP头部在传输过程当中是否损坏（使用CRC校验）
• 32位源IP地址 & 32位目的地址 ：表示发送端和接收端

2.地址管理

• 目前主要讨论的ip地址是IPv4的IP地址，无符号的32位整数，范围（0 ~ 2^32）【42亿九千万
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