计算机网络---IP数据报

（一）IP数据报格式

TCP/IP协议栈

IP数据报格式：

版本：IP协议的版本号 IPv4/IPv6 首部长度：单位是4B，最小为5，以4字节为单位 固定部分20B 区分服务：指示期望获得哪种类型的服务。总长度：首部+数据，单位是1B。

生存时间（TTL）：字段占8位，IP分组在网络中可以通过的路由器数（或跳步数）。经过一个路由器-1，变成0则丢弃。

协议：：字段占8位，指示IP分组封装的是那个协议的数据包。例如下表，6为TCP，表示封装的为TCP段。

首部检验和：字段占16位，实现对IP分组首部的差错检测，只检验首部。

源地址和目的IP地址：32位，分别标识发送分组的源主机/路由器（网络接口）和接收分组的目的主机/路由器（网络接口）的IP地址。

可选字段：：长度可变，范围在0~40B 之间，携带安全、源选路径、时间戳和路由记录等，用来支持排错、测量以及安全等措施。

填充：长度可变，范围在0~3B之间，全0，目的保证首部是4B的整数倍

标识：该字段占16位，标识一个IP分组，同一数据报的分片使用同一标识。

标志：只有2位有意义 X _ _

中间位DF（DOn't Fragment）：DF=1，禁止分片；DF=0，允许分片

最低位MF（More Fragment）：MF=1，后面“还有分片”；MF=0，代表最后一片/没分片

片偏移：指出较长分组分片后，某片在原分组中的相对位置。以8B位单位。

总长度字段占16位：IP分组的总字节数（首部+数据）

最大IP分组的总长度：2^16 -1=65535B 最小的IP分组首部：20B

IP分组可以封装的最大数据：65535-20=65515B

（二） IPv4

① IP地址：IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。

IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。 -》百度百科

② IP编制的历史阶段：1.分类的IP地址；2.子网的划分；3.构成超网（无分类编址方法）

③分类的IP地址：

IP地址类型：

公有地址

公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有地址

私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。

以下列出留用的内部私有地址

A类 10.0.0.0--10.255.255.255

B类 172.16.0.0--172.31.255.255

C类 192.168.0.0--192.168.255.255

路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发。

类似与身份证，IP地址有些号码有表示含义；

互联网中的IP地址：

特殊IP地址：

分类的IP地址：

注意：

A 类网络地址中，网络号 0 和 127 是保留地址，不指派。0 表示“本网络”，127 保留作为本地环回测试地址。

B 类网络地址中，网络号 128.0 是被 IANA 保留的，不指派。采用无分类编址（CIDR）时可以指派。

C 类网络地址中，网络号 192.0.0 是被 IANA 保留的，不指派。采用无分类编址时可以指派。

指派主机号时，要扣除全 0 和全 1 。全 0 和全 1 有特殊含义和用途。

分类的IP地址的缺点：

IP地址空间的利用率有时候很低。
两级IP地址不够灵活。

无分类编址CIDR

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ：无分类域间路由选择。消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间，但无法解决 IP 地址枯竭的问题。要点： (1) 网络前缀 (2) 地址块 (3) 地址掩码

（三）网络地址转换NAT

网络地址转换NAT：在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，他至少有一个有效的外部全球IP地址。

出现的由来：

只能/只需从ISP申请一个IP地址，但IPv4地址耗尽。

本地网络设备IP地址的变更，无需通告外界网络。

变更ISP时，无需修改内部网络设备IP地址。

内部网络设备对外界网络不可见，即不可直接寻址（安全）

NATO如何实现：

具体操作如下：

NAT的优点和弊端：

优点：16-bit端口号字段：可以支持60000多并行连接！

NAT主要争议：

路由器应该只处理第三层功能
违背端到端通信原则
地址短缺问题应该由IPv6来解决

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