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TCP/IP原理浅析(8)

TCP/IP原理浅析(8)

IP数据包中包含的主要部分如下:
版本:目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作I P v 4。- iOS现已支持IPV6
首部长度:首部长度指的是IP包头中32 bit的数量,包括任何选项。由于它是一个4比特字段,因此首部最长为60个字节。普通IP数据报(没有任何选择项)字段的值是5,即长度20个字节。
服务类型(TOS)字段:包括一个3 bit的优先权子字段,4 bit的TOS子字段和1 bit未用位但必须置0的子字段。4 bit的TOS分别代表:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均为0,那么就意味着是一般服务。现在大多数的TCP/IP实现都不支持TOS特性,但是自4.3BSD Reno以后的新版系统都对它进行了设置。另外,新的路由协议如OSPF和IS-IS都能根据这些字段的值进行路由决策。
总长度字段:指整个IP数据包的长度,以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段,就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16比特,所以IP数据报最长可达65535字节。尽管可以传送一个长达65535字节的IP数据包,但是大多数的链路层都会对它进行分片。总长度字段是IP首部中必要的内容,因为一些数据链路(如以太网)需要填充一些数据以达到最小长度。尽管以太网的最小帧长为46字节,但是IP数据可能会更短。如果没有总长度字段,那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据包的内容。
标识字段:唯一地标识主机发送的每一份数据包。通常每发送一份报文它的值就会加1样,物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。IP把MTU与数据包长度进行比较,如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上,也可以发生在中间路由器上。把一份IP数据包分片以后,只有到达目的地才进行重新组装。重新组装由目的端的IP层来完成,其目的是使分片和重新组装过程对传输层(TCP和UDP)是透明的,即使只丢失一片数据也要重传整个数据包。
已经分片过的数据包有可能会再次进行分片(可能不止一次)。IP首部中包含的数据为分片和重新组装提供了足够的信息。
对于发送端发送的每份IP数据包来说,其标识字段都包含一个唯一值。该值在数据包分片时被复制到每个片中。标志字段用其中一个比特来表示“更多的片”除了最后一片外,其他每片都要把该比特置1。
片偏移字段指的是该片偏移原始数据包开始处的位置。当数据包被分片后,每个片的总长度值要改为该片的长度值。标志字段中有一个比特称作“不分片”位。如果将这一比特置1,IP将不对数据报进行分片,在网络传输过程中如果遇到链路层的MTU小于数据包的长度时将数据包丢弃并发送一个ICMP差错报文。
TTL(time-to-live)生存时间:该字段设置了数据包可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减去1。当该字段的值为0时,数据报就被丢弃,并发送ICMP报文通知源主机。
协议字段:根据它可以识别是哪个协议向IP传送数据。
首部检验和字段:根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。因为ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据效验和码。
每一份IP数据报都包含32 bit的源IP地址和目的IP地址。
最后一个字段是任选项,是数据包中的一个可变长的可选信息。这些任选项定义如下:安全和处理限制(用于军事领域,详细内容参见RFC 1108[Kent 1991])记录路径(让每个路由器都记下它的IP地址)时间戳(让每个路由器都记下它的IP地址和时间)宽松的源站选路(为数据报指定一系列必须经过的IP地址)严格的源站选路(与宽松的源站选路类似,但是要求只能经过指定的这些地址,不能经过其他的地址)。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。选项字段一直都是以32 bit作为界限,在必要的时候插入值为0的填充字节。这样就保证IP首部始终是32 bit的整数倍。
最后是上层的数据,比如TCP或UDP的数据段。

IP数据包格式.png
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