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Linux——IP协议1

头发没有代码多 2024-10-04 12:01:05

简介Linux——IP协议1

协议头格式

应用层解决的是数据使用的问题。

在传输层，网络层，数据链路层：解决的是网络通信的细节，将数据可靠的从A主机跨网络发送到B主机。

可靠性由传输层决定，从主机A送到主机B由网络层决定。

IP协议主要是提供一种能力，将数据从A主机送到B主机的能力。有这种能力，一定能把数据送给对方吗？不能，有能力是指有很大概率能做成，而不是一定能做成。

主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备;

路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制;

节点: 主机和路由器的统称;

协议头格式

数据部分有TCP数据段

如何封装和解包

IP协议也是固定长度的报文，前20个字节就是固定的，也可携带选项。读取前20个字节，就能读取到报头的相关属性了，先读取前20字节，再读取4位首部长度，用首部长度减去20字节，得到的就是选项。如果没有选项，4位首部长度就是5（0101）.

IP采用的是定长报头和子描述字段。

如何交付（分用）

8位协议表示有效载荷部分表示是UDP还是TCP，根据8位协议决定交给TCP还是UDP。

报头每一个字段

4位版本：就是IPV4，指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4

IPV6和IPV4差别：IPV4是4字节，32个比特位来表示IP地址，IPV6用128位比特位表示IP地址。但IPV6和IPV4是不兼容的。现在所有的计算机用的都是IPV4。

4位首部长度：IP地址表示报头长度用4个比特位表示，即十进制下0-15，4位首部长度有自己的单位，基本单位是4字节，即整个报文的宽度0-32比特位，假设4位首部长度是4，整个报文长度就是4*x，即最终能表示0-60的数字。

8位服务类型：3位优先权字段(已经弃用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0). 4位
TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要.

16位总长度：IP数据报整体占多少个字节，有效载荷=16位总长度-4位首部长度*4

生存时间：当一个报文进行转发的时候，可能会由于路由器问题，导致报文在路由器里长时间转发，经过了大量路由器，为了防止出现环路转发的情况，给每个报文设置了生存时间。生存时间本质是一个计数器，每转发一次，计数器--，当生存时间为0时，便不在路由器中转发，直接丢弃。

16位首部校验和：如果首部校验失败，报文就被直接丢弃，我们不用担心报文被丢弃，发送方主机会重传。

32位源IP：数据包从哪来

32位目的IP：数据包到哪去。

IP报文的形式和TCP报文非常类似，因此称为TCP/IP协议。

链路层由于物理特征的原因，一般无法转发太大的数据，链路层有一次可以转发到网络的报文大小的限制。一般是1500字节，一般称为MTU（最大传输单元），若网络层要向下交付2500字节数据，网络层就需要做一件事情：“数据分片。”

分片之后，又由谁来组装？谁分片，谁组装（对端网络层），谁污染，谁治理。

分片是将一个较大的IP报文，分割成多个较小的，满足条件的报文，分片的行为是网络层大的，同样组装的行为也必须由对方的网络层做。

对方为什么要组装？因为对方给自己的网络层是一个完整的TCP报文，接收方在网络层向上交付也必须是一个完整的报文。IP分片和组装的行为，TCP是不知道，不关心的。

分片是怎么做到的

16位标识是IP报文的序号，可根据这个序号区分报文，唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个id都是相同的

3位标志：第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分片了的话,最后一个分片置为0, 其他是1. 类似于一个结束标记，一般情况下如果没有被分片，更多分片标志位的最后一位是0。

13位分片偏移：是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的. 因此, 除了最后一个报文之外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了)。

报文长度是1500字节，分成三份，第一个片偏移量0，第二个500，第三个1000.

更多分片是1代表该分片后面还有分片：如下面这张图里更多分片是1，1，0。