現(xiàn)代網(wǎng)際協(xié)議知識(shí)講義

1本資料來(lái)源2第3章網(wǎng)際協(xié)議3主要內(nèi)容IPv4協(xié)議

IP的基本概念及分類編址子網(wǎng)劃分IP分組分片下一代IP：IPv6移動(dòng)IP4IP地址的概念I(lǐng)P地址是網(wǎng)絡(luò)上任一設(shè)備用來(lái)區(qū)別于其他設(shè)備的標(biāo)志。網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)設(shè)備為了與其他設(shè)備相區(qū)別，就應(yīng)該有自己的特殊標(biāo)志，而別人不會(huì)擁有這個(gè)標(biāo)志，IP地址就是這一標(biāo)志(就象公用電話網(wǎng)中的電話號(hào)碼一樣)。IP提供的是不可靠的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的分組傳輸機(jī)制。5IP提供的3個(gè)重要定義IP定義了數(shù)據(jù)傳輸所用的基本單元，即規(guī)定了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式IP定義了IP分組的路由機(jī)制除了數(shù)據(jù)格式和路由機(jī)制外，還包括了一組體現(xiàn)不可靠分組交付思路的規(guī)則。規(guī)則表明：主機(jī)和路由器應(yīng)如何處理IP分組何時(shí)及如何發(fā)出錯(cuò)誤信息在什么情況下可以放棄分組6IP地址的表示形式

每個(gè)IP地址共占32位（bit)，這32位被分為4個(gè)段（segment)，每一個(gè)段占8個(gè)位（即一個(gè)字節(jié)）每個(gè)字節(jié)之間用“.”隔開(kāi)。有兩種表示形式：1、十進(jìn)制表示例：192.168.0.12、二進(jìn)制表示例：11000000.10101000.00000000.00000001上圖表示二進(jìn)制格式中的IP地址:X代表二進(jìn)制的0或1

注：在實(shí)際應(yīng)用中多用十進(jìn)制表示，每8位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十進(jìn)制數(shù)。byte2xxxxxxxxbyte3xxxxxxxxbyte4xxxxxxxxbyte1xxxxxxxx3.1.1IP分類編址7IP地址的分類IPv4中一般采用兩級(jí)的地址結(jié)構(gòu)，一個(gè)IP地址包括兩個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。

Internet組織根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同將IP地址分為（A、B、C、D、E）五類，每一類網(wǎng)絡(luò)可以從IP地址的第一個(gè)數(shù)字看出。網(wǎng)絡(luò)類決定了IP地址4個(gè)字節(jié)如何劃分成網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)部分。從下圖說(shuō)明五個(gè)地址類：8網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)A類網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)B類網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)C類多播地址D類0101101110保留未用E類1111第1個(gè)字節(jié)(0~7)第2個(gè)字節(jié)(8~15)第3個(gè)字節(jié)(16~23)第4個(gè)字節(jié)(23~31)9

D類1110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

多播地址224—239E類1111xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

實(shí)驗(yàn)室保留240—255A類0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)1—126224-2=16,777,21427-2=126網(wǎng)絡(luò)主機(jī)B類10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx128—191216-2=65534214=16384網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)C類110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx192—22328-2=254221=209715210每一類網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和主機(jī)數(shù)量分類第1個(gè)字節(jié)地址范圍網(wǎng)絡(luò)數(shù)量主機(jī)數(shù)量A1~1261.0.0.1~126.255.255.25427-2=126224-2=16777214B128~191128.0.0.1~191.255.255.254214=16384216-2=65534C192~223192.0.0.1~223.255.255.254221=209715228-2=254D224~239224.0.0.0~239.255.255.255不適用不適用E240~255240.0.0.0~255.255.255.255不適用不適用11說(shuō)明1、IP地址中，主機(jī)號(hào)全為0或全為1時(shí)分別作為本網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址使用，所以這個(gè)特殊的IP地址不能分配給用戶使用。2、D類網(wǎng)絡(luò)用于廣播，它可以將信息同時(shí)傳送到網(wǎng)上的所有設(shè)備，而不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息傳送，這種網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)召開(kāi)電視電話會(huì)議。3、E類網(wǎng)絡(luò)常用于進(jìn)行試驗(yàn)。4、網(wǎng)絡(luò)管理員在配置網(wǎng)絡(luò)時(shí)不應(yīng)該采用D類和E類網(wǎng)絡(luò)。5、IP地址可以由網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)配置，也可由安裝動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)的服務(wù)器來(lái)自動(dòng)配置。12

互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)IP地址標(biāo)識(shí)的不是某臺(tái)設(shè)備(主機(jī)或路由器)，而是設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)連接。與多個(gè)網(wǎng)絡(luò)有連接的設(shè)備必須為每個(gè)連接分配一個(gè)IP地址。每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)路由器中的一個(gè)接口。在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上，所有設(shè)備（主機(jī)或路由器）的IP地址對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址相同，一臺(tái)設(shè)備連接了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，則分別有對(duì)應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)的IP地址。互聯(lián)網(wǎng)上的IP地址對(duì)應(yīng)連接關(guān)系1314特殊地址特殊地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)源地址/目的地址網(wǎng)絡(luò)地址特定的全0都不是直接廣播地址特定的全1目的地址受限廣播地址全1全1目的地址本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)全0全0源地址本網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)全0

特定的目的地址環(huán)回地址127

任意目的地址15私有地址類網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)A10.0.0.01B172.16.0.0~172.31.0.016C192.168.0.0~192.168.255.025616IP地址配置原則為了確保網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)能夠正常工作，在為主機(jī)配IP地址時(shí)，應(yīng)遵守以下原則：同一物理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)應(yīng)該采用相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)；在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)號(hào)必須是惟一的；主機(jī)號(hào)不能為全“1”(主機(jī)號(hào)為全“1”是廣播地址)；主機(jī)號(hào)不能為全“0”(主機(jī)號(hào)為全“0”表示網(wǎng)絡(luò))；因特網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是惟一的；網(wǎng)絡(luò)號(hào)不能為全“1”；網(wǎng)絡(luò)號(hào)不能為全“0”(“0”表示一個(gè)本地網(wǎng))；網(wǎng)絡(luò)號(hào)不能以127開(kāi)頭(127是環(huán)回地址)。17各類網(wǎng)絡(luò)地址塊的示例類別起始地址結(jié)束地址網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址范圍廣播地址A類86.0.0.086.255.255.25586.0.0.086.0.0.1～86.255.255.25486.255.255.255B類188.6.0.0188.6.255.255188.6.0.0188.6.0.1～188.6.255.254188.6.255.255C類206.8.2.0206.8.2.255206.8.2.0206.8.2.1～206.8.2.254206.8.2.255

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都要占用兩個(gè)IP地址，一個(gè)用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)廣播。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用該網(wǎng)絡(luò)地址塊的起始地址作為網(wǎng)絡(luò)地址，該地址僅作為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)，主要用在網(wǎng)絡(luò)路由中。網(wǎng)絡(luò)地址塊的結(jié)束地址被用作該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。18

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的A類、B類和C類網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步劃分為子網(wǎng)。子網(wǎng)劃分技術(shù)能夠使單塊網(wǎng)絡(luò)地址橫跨幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，這樣路由器所連接的多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)可以是同屬于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的不同子網(wǎng)。3.1.2子網(wǎng)劃分19創(chuàng)建子網(wǎng)的目的1、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。如果你的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了物理限制，可以通過(guò)增加路由器并創(chuàng)建子網(wǎng)來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，以連接更多的主機(jī)，增加網(wǎng)上的用戶。2、減少競(jìng)爭(zhēng)。同一網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)越多，需要帶寬越大，創(chuàng)建子網(wǎng)減少每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)，競(jìng)爭(zhēng)也減少了。3、減少CPU使用負(fù)載。這與減少競(jìng)爭(zhēng)類似，網(wǎng)絡(luò)中比較多的主機(jī)會(huì)產(chǎn)生較多的廣播。即使廣播沒(méi)有被發(fā)送給所有的主機(jī)，但是每個(gè)主機(jī)必須聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)廣播，以便決定是否接收還是丟棄，這占用主機(jī)CPU。——改進(jìn)系統(tǒng)性能4、隔離網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。通過(guò)將大網(wǎng)隔離成小網(wǎng)，你可以限制子網(wǎng)對(duì)其它網(wǎng)絡(luò)的影響?！岣呦到y(tǒng)的可靠性5、有利于網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理。提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。2032比特網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號(hào)）主機(jī)部分（主機(jī)號(hào)）子網(wǎng)部分（子網(wǎng)號(hào)）網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號(hào)）主機(jī)部分（主機(jī)號(hào)）兩級(jí)地址結(jié)構(gòu)三級(jí)地址結(jié)構(gòu)劃分子網(wǎng)的方法劃分子網(wǎng)的方法是將IP地址的主機(jī)號(hào)部分劃分成兩部分，拿出一部分來(lái)標(biāo)識(shí)子網(wǎng)，另一部分仍然作為主機(jī)號(hào)。21子網(wǎng)劃分舉例例：C類網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0，主機(jī)號(hào)部分的前三位用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)號(hào)，即：

110000001010100000000001xxxyyyyy網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)新的主機(jī)號(hào)部分子網(wǎng)號(hào)為全“0”全“1”不能使用，于是劃分出23-2=6個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)地址分別為：

11000000101010000000000100100000--192.168.1.3211000000101010000000000101000000--192.168.1.6411000000101010000000000101100000--192.168.1.9611000000101010000000000110000000--192.168.1.12811000000101010000000000110100000--192.168.1.16011000000101010000000000111000000--192.168.1.19222在劃分子網(wǎng)后，我們?nèi)绾沃谰W(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)以及主機(jī)號(hào)的長(zhǎng)度呢？為此，TCP/IP采用了子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)字，指定了子網(wǎng)標(biāo)識(shí)和主機(jī)號(hào)的分界點(diǎn)。子網(wǎng)掩碼中對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)的所有比特都被設(shè)為1，而對(duì)應(yīng)于主機(jī)號(hào)的所有比特都被設(shè)為0。23子網(wǎng)掩碼計(jì)算上例中：網(wǎng)絡(luò)號(hào)24位，子網(wǎng)號(hào)3位，總共27位。所以子網(wǎng)掩碼為：

11111111

11111111

11111111

11100000

即255.255.255.224

缺省子網(wǎng)掩碼：A類：255.0.0.0 B類：255.255.0.0 C類：255.255.255.0例：C類網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0，主機(jī)號(hào)部分的前三位用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)號(hào)，即：

110000001010100000000001xxxyyyyy網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)新的主機(jī)號(hào)部分24

子網(wǎng)掩碼既不能作為IP地址使用，也不能單獨(dú)存在，必須結(jié)合IP地址一起使用。

TCP/IP協(xié)議使用子網(wǎng)掩碼判斷目的主機(jī)是位于本地子網(wǎng)，還是位于遠(yuǎn)程子網(wǎng)。獲得子網(wǎng)地址的方法是將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行按位“與”運(yùn)算。子網(wǎng)掩碼使用25子網(wǎng)地址計(jì)算子網(wǎng)掩碼∧IP地址，結(jié)果就是該IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。例如：IP地址192.168.1.203，子網(wǎng)掩碼255.255.255.22411000000101010000000000111001011∧11111111111111111111111111100000

11001010011101010000000111000000∴子網(wǎng)地址為：192.168.1.192

主機(jī)號(hào)為：11

26究竟拿出多少比特作為子網(wǎng)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)子網(wǎng)，取決于子網(wǎng)的數(shù)量和子網(wǎng)的規(guī)模。各類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號(hào)的比特?cái)?shù)用p表示，如果從p比特主機(jī)號(hào)中拿出m比特來(lái)劃分子網(wǎng)，則剩下n=p-m比特用于標(biāo)識(shí)主機(jī)。m比特可以標(biāo)識(shí)2m個(gè)子網(wǎng)，但一般不建議使用m比特子網(wǎng)號(hào)為全“0”和全“1”的子網(wǎng)。這樣，m比特實(shí)際可以劃分2m-2個(gè)可用的子網(wǎng)。n比特可以標(biāo)識(shí)2n臺(tái)主機(jī)，但n比特為全“0”時(shí)用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)，為全“1”時(shí)用于表示子網(wǎng)廣播地址。這樣，n比特主機(jī)號(hào)實(shí)際可以標(biāo)識(shí)2n-2臺(tái)主機(jī)。27通常規(guī)劃一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)劃分子網(wǎng)的步驟如下：1)確定需要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)量。2)確定被劃分網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)部分的位數(shù)。3)根據(jù)子網(wǎng)數(shù)量，確定子網(wǎng)部分所需的位數(shù)。4)計(jì)算子網(wǎng)掩碼5)確定每一個(gè)子網(wǎng)的地址范圍定長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼28例：假設(shè)已經(jīng)得到一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)地址160.46.0.0。要求把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成18個(gè)不同的子網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)的最大的段要求1800個(gè)可供主機(jī)尋址的地址。 想要提供18個(gè)子網(wǎng)，必須占用主機(jī)地址的5比特。除去子網(wǎng)號(hào)為全“0”和全“1”的子網(wǎng)外，5比特可以提供30個(gè)可用的子網(wǎng)（25-2=30）。這樣，子網(wǎng)掩碼為：255.255.248.0。每個(gè)子網(wǎng)可以容納的主機(jī)數(shù)為211-2=2046，可以滿足要求。下表給出了各個(gè)子網(wǎng)的地址、子網(wǎng)中主機(jī)IP地址的范圍以及子網(wǎng)的直接廣播地址。2930在上面所討論的子網(wǎng)劃分中，各個(gè)子網(wǎng)的地址空間是一樣大，各個(gè)子網(wǎng)的掩碼也是一樣的。但為了提高地址空間的利用率，需要將子網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)一步的劃分，從主機(jī)號(hào)中再拿出一些比特來(lái)劃分子網(wǎng)，這就使得在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)不同規(guī)模的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都有其惟一的子網(wǎng)掩碼，這便是可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM（Variable-LengthSubnetMask）。31網(wǎng)絡(luò)中變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼的劃分步驟如下：1)按每個(gè)子網(wǎng)所含主機(jī)地址數(shù)從小到大排列。2)計(jì)算每個(gè)子網(wǎng)所需主機(jī)部分位數(shù)。3)對(duì)主機(jī)部分位數(shù)以從小到大的順序?qū)ψ泳W(wǎng)號(hào)進(jìn)行編碼。4)劃分得到的子網(wǎng)地址和子網(wǎng)掩碼。變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼32變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼33在IP層傳輸?shù)姆纸M叫IP分組(Packet)。通常IP分組由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。IP分組首部中包含選項(xiàng)字段，所以是可變長(zhǎng)度的，基本首部的長(zhǎng)度是20字節(jié)，包含選項(xiàng)的最大長(zhǎng)度是60字節(jié)。3.1.3IP分組3412345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

3512345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

版本（Version）:占4bit，記錄數(shù)據(jù)報(bào)屬于那個(gè)版本的協(xié)議,通過(guò)版本字段，可以長(zhǎng)期在不同版本間傳輸數(shù)據(jù)。3612345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

IHL：占4bit，用來(lái)說(shuō)明頭部的長(zhǎng)度，默認(rèn)的最小值為5個(gè)單位(一個(gè)單位為4個(gè)字節(jié))，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位，因此IP的頭部長(zhǎng)度的最大值是60字節(jié)，可選字段最多只能為40字節(jié)。當(dāng)IP分組的頭部長(zhǎng)度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，用0加以填充，從而保證數(shù)據(jù)部分始終在4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)開(kāi)始。3712345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

服務(wù)類型：占8bit，是主機(jī)可以告訴子網(wǎng)所需的各種可靠性和速度的組合服務(wù)，包含1個(gè)3比特的優(yōu)先級(jí)字段，從0（一版）到7（網(wǎng)絡(luò)控制分組）；3個(gè)標(biāo)志位D、T和R，說(shuō)明主機(jī)最關(guān)心組合{延遲，吞吐量，可靠性}中的哪一項(xiàng)。C比特：是新增加的，表示要求選擇費(fèi)用更低廉的線路，最后一個(gè)比特未用。3812345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

總長(zhǎng)：占16bit，是頭部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)。數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)。當(dāng)很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)要分片傳送時(shí)，“總長(zhǎng)”不是指未分片前的數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度，而是指分片后每片的頭部長(zhǎng)度與數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的總和。3912345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

標(biāo)識(shí)：占16bit，使分片后的各數(shù)據(jù)報(bào)片最后能準(zhǔn)確地重裝成為原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)。注意：這里的“標(biāo)識(shí)”并不代表順序號(hào)，因?yàn)镮P是無(wú)連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)報(bào)不存在按序接收的問(wèn)題，而是讓目的主機(jī)判斷新來(lái)的分片屬于哪個(gè)分組，所有屬于同一分組的分片包含同樣的標(biāo)識(shí)值。4012345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

標(biāo)志：占3bit當(dāng)DF=0時(shí)允許分片；當(dāng)DF=1時(shí)不要分片，此時(shí)命令路由器不要將數(shù)據(jù)報(bào)分片，因?yàn)槟康亩瞬荒苤亟M分片。MF=1表示后面還有分片的數(shù)據(jù)報(bào)，MF=0表示這已是最后一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)片。4112345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

分片偏移：占13bit，表示較長(zhǎng)的分組在分片后，某個(gè)分片在原分組中的相對(duì)位置。以8字節(jié)為一個(gè)偏移單位；每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)最多由213即8192個(gè)分片組成；這樣的數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度是65536字節(jié)，比總長(zhǎng)字段提供的最大值還大。4212345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

生命期：占8bit，是一個(gè)用來(lái)限制分組生命周期的計(jì)數(shù)器。建議值為32秒，最長(zhǎng)生命期時(shí)255秒。必須在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中都遞減，而且當(dāng)在一個(gè)路由器中排隊(duì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，可以以倍數(shù)遞減。實(shí)際上只以節(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)，當(dāng)它減到零時(shí)，該分組就要丟棄，并向源主機(jī)發(fā)送一個(gè)警告分組，這一特性能防止數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)中無(wú)限制地漫游。4312345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

協(xié)議：占8bit，指出數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的傳輸層數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議，以便目的主機(jī)的IP層知道應(yīng)將此數(shù)據(jù)報(bào)上交給哪個(gè)進(jìn)程。常用的協(xié)議字段值：UDP（17bit）TCP（6bit）ICMP（1bit）CGP（3bit）EGP（8bit）IGP（9bit）OSPF（89bit）TP4（29bit）4412345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

頭校驗(yàn)和：占8bit，只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的頭部，不包括數(shù)據(jù)部分，數(shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)處理機(jī)都要重新計(jì)算一下頭校驗(yàn)和，如果校驗(yàn)出錯(cuò)，便將此數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。源地址和目標(biāo)地址:各占32bit，指明了網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。4512345607優(yōu)先級(jí)DTRC未用版本IHL服務(wù)類型總長(zhǎng)標(biāo)識(shí)分片偏移生命期協(xié)議頭校驗(yàn)和源地址目標(biāo)地址選項(xiàng)（0或多個(gè)32位）DMFF~~~~32比特

IPv4頭部的組成

選項(xiàng)：允許后續(xù)版本的協(xié)議中引入最初版本中沒(méi)有的信息，讓試驗(yàn)者進(jìn)行新的嘗試，避免為很少使用的信息分配頭部位?？蛇x項(xiàng)是變長(zhǎng)的，每個(gè)可選項(xiàng)以一個(gè)字節(jié)表明內(nèi)容。有些可選項(xiàng)有一字節(jié)的可選項(xiàng)長(zhǎng)度字段，其后是一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，可選項(xiàng)字節(jié)字段的長(zhǎng)度以4字節(jié)計(jì)?？蛇x字段的五個(gè)可選項(xiàng)：安全性：指明數(shù)據(jù)報(bào)的機(jī)密程度；嚴(yán)格源站路由選擇：給出后跟的完整路由；非嚴(yán)格源站路由選擇：給出一個(gè)不能漏掉的路由器列表；記錄路由：使每個(gè)路由器都附上它的IP地址；時(shí)間標(biāo)記：使每個(gè)路由器都附上它的IP地址和時(shí)間標(biāo)記。

463.1.4分片最大傳輸單元（MTU）任何一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層都有其自己的幀格式，在幀格式中規(guī)定了一個(gè)物理幀中允許傳輸數(shù)據(jù)量的上限值，這個(gè)上限值稱作網(wǎng)絡(luò)最大傳輸單元，或MTU（MaximumTransferUnit）。47具有不同MTU的互聯(lián)網(wǎng)分組首部數(shù)據(jù)（1480字節(jié)）數(shù)據(jù)（600字節(jié)）分片首部1數(shù)據(jù)（600字節(jié)）分片首部2數(shù)據(jù)（280字節(jié)）分片首部348舉例具有不同MTU值的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)?，主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)滿足最大MTU值的IP分組1，當(dāng)該分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3時(shí)發(fā)生分片，表3-18給出了分組1經(jīng)過(guò)此網(wǎng)絡(luò)時(shí)的分片情況，給出了分片總長(zhǎng)度、標(biāo)識(shí)、標(biāo)志和分片偏移的關(guān)系。493.2下一代IP：IPv6IPv6地址IPv6分組格式IPv4向IPv6的過(guò)渡50 IPv4與IPv6地址最大的差別在于長(zhǎng)度：IPv4地址長(zhǎng)度是32位，IPv6的地址長(zhǎng)度是128位。IPv6有2128個(gè)地址。 一個(gè)典型的IPv6地址中若干起始位組成的可變長(zhǎng)度域被稱為格式前綴(FormatPrefix，F(xiàn)P)。根據(jù)這些格式前綴形成的地址分配如下圖:3.2.1IPv6地址可變長(zhǎng)度可變長(zhǎng)度128比特類型前綴地址的其余部分5152IPv6地址在表示和書寫時(shí)，用冒號(hào)將128比特分割成8個(gè)16比特的部分，每個(gè)部分包括4位的16進(jìn)制數(shù)字。例如：1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:123A在每個(gè)4位一組的十六進(jìn)制數(shù)中，如其高位為0，則可省略。例如：1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:123A

可縮寫成：1080:0:0:0:8:800:200C:123A為進(jìn)一步簡(jiǎn)化，采取重疊冒號(hào)規(guī)則，即“0壓縮”規(guī)則：用重疊冒號(hào)置換地址中的連續(xù)16比特的0?！?壓縮”規(guī)則在一個(gè)地址中只能使用一次。例如：上例壓縮后可表成如下形式:1080::8:800:200C:123A可以用“IPv6地址/前綴長(zhǎng)度”來(lái)表示地址前綴，前綴長(zhǎng)度是一個(gè)十進(jìn)制值，指定該地址中最左邊的用于組成前綴的比特?cái)?shù)。例如：對(duì)32比特的前綴10800000(十六進(jìn)制)，可以如下表示:1080::8:800:200C:123A/32和

1080::/3253單播地址(UnicastAddress):用來(lái)標(biāo)識(shí)單一網(wǎng)絡(luò)接口，目標(biāo)地址是單播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送給以這個(gè)地址為標(biāo)識(shí)的網(wǎng)絡(luò)接口?！獑尾サ刂钒凑盏刂返膫鬏敺秶譃椋嚎删酆先騿尾サ刂?、本地單播地址、特殊地址、兼容地址等。任播地址(AnycastAddress):用來(lái)標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口(通常屬于不同的節(jié)點(diǎn))，目標(biāo)地址是任播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送給路由意義上最近的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口地址。多播地址(MulticastAddress):用來(lái)標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口(通常屬于不同的節(jié)點(diǎn))，發(fā)送到多播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送給本組中所有的網(wǎng)絡(luò)接口。

——在IPv6中用多播地址取代廣播地址（BroadcastAddress）。地址類型54可聚集全球單播地址

可聚集全球單播地址是可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)的地址，格式前綴為001，相當(dāng)于IPv4公共地址。IPv6支持更高效的層次尋址和路由機(jī)制。13位的TLAID、8位的Res、24位的NLAID、16位SLAID和64位主機(jī)接口ID。TLA（TopLevelAggregator，頂級(jí)聚集符）、NLA（NextLevelAggregator，下級(jí)聚集符）、SLA（SiteLevelAggregator，網(wǎng)點(diǎn)級(jí)聚集符）三者構(gòu)成了自頂向下排列的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次。55

本地單播地址

傳送范圍限于本地，又分為本地鏈路地址和本地網(wǎng)點(diǎn)地址兩類，分別適用于單條鏈路和一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)：

1)本地鏈路地址的格式前綴為1111111010，用于同一鏈路的相鄰結(jié)點(diǎn)間通信。

2)本地網(wǎng)點(diǎn)地址的格式前綴為1111111011，相當(dāng)于IPv4私用地址空間。56兼容地址IPv4兼容地址，使用IPv6的源站要將分組發(fā)送給另一個(gè)使用IPv6的目的站，但分組必須通過(guò)使用IPv4地址的網(wǎng)絡(luò)。表示為0:0:0:0:0:0:w.x.y.z或::w.x.y.z。IPv4映射地址，使用IPv6的源站要將分組發(fā)送給另一個(gè)使用IPv4的目的站?？杀硎緸?:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z或::FFFF:w.x.y.z。。特殊地址

IPv6中有兩個(gè)特殊地址：

不指明地址：是一個(gè)全0地址（即::）。

環(huán)回地址：相當(dāng)于IPv4中的127.0.0.1地址（::1）57IPv6多播地址

IPv6多播地址格式前綴為11111111，此外還包括標(biāo)志、范圍和組ID字段。

第2標(biāo)志字段是定義“永久/臨時(shí)地址”的標(biāo)志。永久地址，標(biāo)志為0，由全球因特網(wǎng)編號(hào)權(quán)威機(jī)構(gòu)來(lái)分配。臨時(shí)地址，標(biāo)志為1，是臨時(shí)分配的。第3個(gè)字段是定義地址的范圍(見(jiàn)書表3-21)。最后一個(gè)字段是標(biāo)識(shí)不同的多播地址群組。583.2.2IPv6分組格式可選基本首部擴(kuò)展首部1…擴(kuò)展首部n數(shù)據(jù)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的通用格式59

——IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的通用格式包括基本頭部，擴(kuò)展頭部和數(shù)據(jù)負(fù)載三部分。

基本頭部的長(zhǎng)度是固定的40B，擴(kuò)展頭部可根據(jù)需要選用零個(gè)或多個(gè)。IPv6的基本頭部尺寸是IPv4的兩倍。IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)IPv6基本首部格式60IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)版本字段：占4位，取值為6，作用是使負(fù)責(zé)管理路由和公布路由協(xié)議的Internet機(jī)制知道將處理何種路由協(xié)議，在這里標(biāo)志著這個(gè)分組是IP版本6的分組。61IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)16種取值可進(jìn)一步分兩組：優(yōu)先權(quán)值0到7用來(lái)指定通信量從低到高的優(yōu)先權(quán)，信息包發(fā)送方用它來(lái)進(jìn)行通信量控制；優(yōu)先權(quán)值8到15用來(lái)指定那些遇到擁塞時(shí)不會(huì)后退的通信量從低到高的優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先級(jí)：也稱通信量等級(jí)，包含不同種類信息流量的優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)符，目的是標(biāo)識(shí)IP優(yōu)先級(jí)，根據(jù)該字段的優(yōu)先級(jí)在路由器上使用優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略來(lái)決定“誰(shuí)最先轉(zhuǎn)發(fā)”。該字段占4位，可以有16種不同的取值，使源節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)向它所產(chǎn)生的信息包分配不同的優(yōu)先權(quán)來(lái)區(qū)分它們。62IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)當(dāng)一條路徑建立之后，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)返回一個(gè)路徑標(biāo)記，發(fā)送方將這一標(biāo)記放在每一個(gè)經(jīng)此路徑發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)中，路由器使用流標(biāo)記字段中的這一標(biāo)記來(lái)將數(shù)據(jù)報(bào)送入預(yù)先安排的路徑中去。

流標(biāo)記：是為了那些需要性能保證的新應(yīng)用而準(zhǔn)備的，能將數(shù)據(jù)報(bào)與一個(gè)已分配的資源相聯(lián)系。IPv6支持資源預(yù)留，允許路由器將每一個(gè)分組與一個(gè)給定的資源相聯(lián)系。從特定的源站向特定的目的站發(fā)送的分組序列稱為分組流，并由源地址與流標(biāo)號(hào)的組合唯一定義。一個(gè)分組流包含了互聯(lián)網(wǎng)上的一條路徑以及其上的路由器，保證一定的的服務(wù)質(zhì)量。63IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)負(fù)載長(zhǎng)度（也稱為有效長(zhǎng)度字段）：定義了IP分組除基本首部外的總長(zhǎng)度，以字節(jié)為單位；該字段占16位，允許的IPv6分組最大長(zhǎng)度可達(dá)到65535B的數(shù)據(jù)，IPv6這種允許大分組的能力增加了Internet作為一個(gè)整體的有效性。64IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)下一頭部字段：該字段占8位。用于指定基本頭部后面的首部。例如：如果數(shù)據(jù)包含有一個(gè)擴(kuò)展頭部，則下一頭部字段指明擴(kuò)展頭部的類型；如果沒(méi)有其他擴(kuò)展頭部，下一頭部字段指明數(shù)據(jù)報(bào)中攜帶的數(shù)據(jù)類型。IPv6標(biāo)準(zhǔn)為每種可能的頭部類型規(guī)定一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)值，接收方用每一頭部的下一頭部字段來(lái)確定頭部后面跟的是什么：如果字段中的值對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)類型，接收方將數(shù)據(jù)報(bào)傳給處理數(shù)據(jù)的軟件模塊；如果字段中的值對(duì)應(yīng)于另一個(gè)頭部，IP軟件負(fù)責(zé)解釋其內(nèi)容。65IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)跳限制：該字段占8位，和IPv4中的生命周期(TTL)字段的目的一樣。信息包每經(jīng)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)（通常是路由器）8位的跳限制字段的數(shù)值就會(huì)減1，當(dāng)該字段的數(shù)值減少為0時(shí)，信息包就會(huì)被丟棄，最大跳數(shù)為28

，即255。66IPv6的基本頭部格式32比特版本流標(biāo)記負(fù)載長(zhǎng)度下一頭部跳限制源地址目的地址優(yōu)先級(jí)128位的源地址字段包含的是產(chǎn)生信息包的IPv6地址。128位的目的地址字段包含的是接收信息包的IPv6地址。67一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)下一個(gè)首部首部長(zhǎng)度 IPv6的擴(kuò)展首部被放在IPv6基本首部和上層首部之間。 擴(kuò)展首部是通過(guò)下一個(gè)首部值來(lái)區(qū)分的。一個(gè)IPv6信息包可以有0個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部，每一個(gè)擴(kuò)展首部都是通過(guò)前一個(gè)首部中的下一個(gè)首部字段來(lái)確定。擴(kuò)展首部格式6869目前的IPv6規(guī)范定義了6種擴(kuò)展首部：逐跳選項(xiàng)首部：當(dāng)源站需要將某些信息傳遞給分組經(jīng)過(guò)的所有路由器時(shí)采用的擴(kuò)展首部。目的站點(diǎn)選項(xiàng)首部：當(dāng)源站需要將信息僅傳遞給目的站時(shí)所采用的擴(kuò)展部首。源路由選擇擴(kuò)展首部：由源站列出分組要經(jīng)過(guò)的中間路由器地址?？稍O(shè)置為嚴(yán)格源路由和不嚴(yán)格源路由。鑒別首部：此擴(kuò)展首部提供了一種鑒別機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)的完整性和數(shù)據(jù)源的可靠性進(jìn)行鑒別。70分片擴(kuò)展首部 在IPv6中分片只能由最初的源站完成。源站主要由兩種方法(1)采用路徑MTU發(fā)現(xiàn)機(jī)制。在發(fā)送任意長(zhǎng)度的包之前，必須檢查由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑上最小的MTU。簡(jiǎn)化了中間節(jié)點(diǎn)對(duì)包的處理。(2)只用1280B的最小保證MTU，這是連接互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須支持的MTU的最小值。以下給出分片擴(kuò)展首部的格式：M：為1表示還有分片，為0表示最后一個(gè)分片。下一首部保留片偏移值保留M分片標(biāo)識(shí)08162931713.2.3IPv4向IPv6的過(guò)渡72雙IP協(xié)議棧路由器中安裝雙協(xié)議棧雙IP協(xié)議棧：主機(jī)和路由器在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上運(yùn)行IPv4和IPv6兩個(gè)協(xié)議棧，分別有一個(gè)IPv4地址和IPv6一個(gè)地址73基于IPv4隧道的IPv6路由器-路由器之間建立隧道743.3移動(dòng)IP移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)移動(dòng)IP工作原理代理發(fā)現(xiàn)代理注冊(cè)兩次穿越的效率問(wèn)題75移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)與移動(dòng)IP技術(shù)相關(guān)的重要術(shù)語(yǔ)：

1.移動(dòng)代理(MobilityAgent)

移動(dòng)代理分歸屬代理(HomeAgent)和外地代理(ForeignAgent)兩類，它們是服務(wù)器或路由器，能知道移動(dòng)結(jié)點(diǎn)實(shí)際連接在何處。Internet202.119.80.0202.119.80.16(202.119.81.8轉(zhuǎn)交地址)202.119.80.16歸屬地址202.119.81.0外區(qū)網(wǎng)絡(luò)歸屬網(wǎng)外地代理轉(zhuǎn)交地址歸屬代理76

歸屬代理又稱為家鄉(xiāng)代理，是一個(gè)在移動(dòng)結(jié)點(diǎn)歸屬網(wǎng)(Homenetwork)上的路由器，它至少有一個(gè)接口在歸屬網(wǎng)上，當(dāng)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)離開(kāi)歸屬網(wǎng)后，它通過(guò)IP隧道把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)