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第七讲 IP协议 yn@uestc.edu.cn 网络工程系 电子科大通信学院 第七讲 网际协议IP 本讲内容 分组格式 分组处理 分组投递 IP软件设计 IP 协议 Internet Protocol，RFC 791 IP：不可靠无连接数据报协议 IP通信 无连接：跨越多个异构物理网? 通用性 不可靠：尽最大努力交付（best-effort delivery） 可靠性问题交由高层协议解决 7.1 分组格式 长度字段 首部长度字段，HLEN，4 bits 以4字节（即32bits）为单位 取值：5 ~ 15（即首部长度为 20 ~ 60 bytes） 总长度字段，Total length，16 bits 以字节单位 首部长度（即4*HLEN）+ 数据长度 服务类型字段 Type of Service（TOS），8 bits 该分组所期望的服务质量 分片控制字段 标识字段，Identification，16 bits 源站每发送一个分组，标识值＋1 （源IP地址，标识）? 全网唯一分组标识 标志字段，Flags，3 bits 分片偏移字段，Fragmentation offset，13 bits 以8 bytes为单位 生存时间字段 Time to Live（TTL），8 bits 分组寿命：防止路由成环时，IP被无限次转发 取值：分组传输时间+路由器转发处理时间 ? 困难 实际：源和目的之间的路由器个数（跳数） 路由器转发时将 TTL值减1 ，TTL值为零时丢弃该分组 协议字段 Protocol，8 bits 使用IP服务的高层协议 校验和字段 Checksum，16 bits 差错检测 只校验首部，数据部分由高层协议校验 无须重复校验数据部分 缩短了路由器转发分组时的处理时间 选项字段 Option，0 ~ 40 bytes 网络测试或调试 不是IP分组的必需部分，但其处理是IP软件的必需部分 IP分组封装 直接封装在数据链路帧中 例：Ethernet 帧 IP分组实例 7.2 IP软件设计 7.3 IP分组处理 合法性检查 版本 长度 TTL Protocol IP地址 Checksum 分片与重组 选项处理 7.3.1 Checksum RFC 1071（RFC 1141，1624，1936） Example 7.3.2 分片与重组 适应在不同MTU的物理网上传输 分片操作（Fragmentation） 仅由路由器执行：转发分组时 确实需要时才进行分片：提高传输效率 每个分片都要包含IP首部：无连接通信 数据报可被多次分片 分片举例 重组操作（ Reassembly） 仅由目的主机执行：将数据递交给上层时 IP的无连接通信 ? 各分片的传输路径可不同 有重组时限 若丢失分片，则无法重组IP分组 目的主机能区分和重组不同的原IP报文 （源IP地址，标识） 重组表 7.3.3 选项处理 选项类型 无操作选项 格式 作用：选项间的填充 选项结束选项 格式 作用：标识选项字段的结束 记录路由选项 格式 作用 记录处理IP分组的路由器 严格源路由选项 格式 作用 严格按给定的IP地址逐跳转发，中间不允许经过其它IP地址 松散源路由选项 格式 作用 依次通过给定的IP地址，中间可经过其它IP地址 时间戳选项 格式 作用 记录IP分组到达的路由器及其到达时间 选项的分片控制 哪些选项会复制到所有分片中？哪些只在第一个分片中出现？为什么？ 哪些选项用于数据报控制？哪些选项用于调试管理？ 7.4 小结 IP协议 不可靠、无连接、数据报交付协议 IP分组格式 数据报：首部 + 数据 首部：各字段的含义、作用、取值 （长度、TTL、协议、片标志、片偏移、校验和） 封装：直接封装在数据帧中 IP分组处理 TTL、校验和计算、分片和重组、选项处理 Code：131Length （Total length） Pointer First IP address （Filled when started） Second IP address （Filled when started） … Last IP address （Filled when started） Code：68Length （Total length） Pointer First IP address … Last IP address Overflow 4 bits Flags 4 bits First timestamp Last timestamp 0 = 忽略IP ， 仅记录时间 1 = 记录IP和时间 3 = 发方指定IP， 仅记录时间 No copy