网络互连技术教程 教学课件 作者 李健 第4章.ppt

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1、第4章网络互连协议——IP4.1基本概念4.2IP数据格式4.3IP地址4.4特殊地址4.5地址与接口4.6IP路由4.7几个常用命令4.8简单网络示例4.1基本概念4.2IP数据格式4.2.1数据报物理网络和TCP/IP互联网之间有很强的相似性。在一个物理网络上，传送的单元是一个包含报头和数据的帧，报头给出了诸如（物理）源网点和目的网点的地址。互联网则把它的基本传输单元叫做一个Internet数据报（datagram），有时称为IP数据报或仅称为数据报。像一个典型的物理网络帧一样，数据报被分成报头（或叫首部）和数据区。而且，数据报报头也包含了源地址和目的地址以及一个表示数据报内容

2、的类型字段。图4-1显示了一个数据报的一般格式。图4-1数据报的一般格式4.2.2IP报头我们描述了IP数据报的一般形式，现在具体看一下数据报报头和数据区的细节。图4-2显示了数据报的具体格式。除非含有选项字段，否则普通的IP报头长为20个字节。图4-2IP数据报格式图4-2中，最高位在左边，记为0bit；最低位在右边，记为31bit。其中各字段值的含义如下：IP数据报中的第一个域为版本域，长度为4bit，表示与数据报对应的IP协议版本号。版本号规定了数据报的格式，不同的IP协议版本，其数据报格式有所不同。当前IP协议版本号为“4”即IP数据报采用的版本为IPv4。所有IP软件在处

3、理数据报之前都必须检查版本号，以确保版本正确。4.2.3优先级和服务类型服务类型规定对本数据报的处理方式。该域长度为一个字节，划分为五个子域，其结构如图4-3所示。图4-3服务类型结构其中，3bit的优先级字段指明本数据报的优先级，允许发送方表示本数据报的重要程度。优先级的值从0到7，“0”表示一般优先权，“7”表示网络控制优先权。服务类型提供了一种手段，以允许控制信息享受比一般数据更高的优先级。D、T、R三位表示本数据所希望的传输类型。其中，D代表低延迟（Delay），T代表高吞吐量（Throughput），R代表高可靠性（Reliability）。当然，上述三位只是用户的请求，

4、不具有强制性。假如路由器知道去往目的网点有若干条路径，则可以选择使用最能满足要求的一条。如果找不到合适的路径，则完全可以忽视这些请求。例如，假设有两条路径，一条低容量租用线，一条高带宽卫星通道，则对于D位的远程终端数据可选择前者，对于T位的大文件数据可采用后者。一条网络路径的性能往往取决于它所依赖的底层物理技术。每种物理网络技术都有D、T、R等特点。一般情况下，某种技术总是各种性能折衷的产物。事实上，没有D、T、R三种性能俱佳的路径，往往是此强彼弱。因此，用户在传输请求时，可以制定自己最希望满足的性能，三者同时指定是没有任何意义的。4.2.4分片问题数据报在数据链路层中被封装在数据

5、帧内，通过帧的传输来实现数据报的传输。在传输过程中，中间节点从帧中的数据区提取数据报，丢掉帧的头部，然后采用下一个物理网络的帧格式进行封装，又传给下一个节点，直至目的地。数据报的封装示意如图4-4所示。图4-4数据报的封装不同的物理网络技术，对帧的大小有不同的规定。MTU（MaximumTransmissionUnit）是指一个特定的网络所允许的物理帧的最大数据长度，叫做最大数据传输单元。当路由器收到一个大于其要转发的网络的MTU的数据报时，路由器必须将这个数据报分成可通过该网络的数据报片，这就是IP数据报的分片问题。分片的方法及片的格式如图4-5所示。该图说明报头长为20个字节，

6、数据区长1400个字节的数据报在MTU为620字节的物理网络中分片的情况。图4-5分片方法与片格式三位的IP数据报标志域只有低两位有效，如图4-6所示。图4-6标志域各位意义4.2.5选项IP数据报选项字段是任选的，长度不定，主要用于网络控制和测试。作为IP协议的组成部分，在所有IP协议的具体实现方案中，对于选项的处理都是必不可少的。但作为数据报中的选项，IP选项字段是可选的。IP选项一共有四类，其中两类（1类和3类）是未使用的，另两类（0类和2类）是被使用的，如图4-7所示。每一类又分若干选项号，其中0类中有6个选项号是在用的，2类中有一个选项号在用。也就是说数据报选项域一共有7

7、个选项可选，如图4-8所示。图4-7IP数据报选项类图4-8IP数据报可用的选项号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。各选项由选项码、长度和选项数据三部分组成。其中前两部分各占一个字节，选项数据部分的长度由“长度”字段决定。而选项码由拷贝、选项类和选项号组成，如图4-9所示。其中“拷贝”标志占一位，用于分片时对本选项的处理。该“拷贝”标志字段置为1时，将本选项拷入各个分片中；该位复位时，仅将本选项拷入第一个分片中。“选项类”和“选项号”用于确定该