計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)微課版- 課件 模塊五：主題2IP數(shù)據(jù)包格式

擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信2

主題二：IP數(shù)據(jù)包格式學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)本節(jié)目標(biāo)1. 理解IP數(shù)據(jù)包的格式。2. 掌握IP數(shù)據(jù)包分片原理。1. 通過采用剝洋蔥的方式揭開IP數(shù)據(jù)包神秘的面紗，引導(dǎo)學(xué)生建立“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維。素質(zhì)目標(biāo)能力目標(biāo)1. 能夠捕獲與分析IP數(shù)據(jù)包。課前評估5

1．IP網(wǎng)絡(luò)中不允許兩個節(jié)點有相同的IP地址，網(wǎng)絡(luò)中使用__________機制來檢測這一沖突。當(dāng)對終端分配了IP地址后，終端可以通過__________測試廣播域中是否存在具有相同地址的終端。__________廣播一個ARP請求幀，該ARP請求幀中的源終端地址為__________，表明是未知地址，下一跳地址是終端自身的IP地址。如果源終端接收到響應(yīng)幀，意味著廣播域中已經(jīng)有終端使用了該IP地址，終端報錯。2．Ping的主要功能是用來測試網(wǎng)絡(luò)__________。ping命令使用__________協(xié)議的回送請求、回送應(yīng)答?？蛻魴C傳送一個回送請求包給服務(wù)器，服務(wù)器返回一個__________。在默認(rèn)情況下，ping發(fā)送請求數(shù)據(jù)包的大小為__________B，屏幕上回顯__________個應(yīng)答包。IP數(shù)據(jù)包6

秦始皇統(tǒng)一文字、貨幣、度量衡IP數(shù)據(jù)包的格式求同存異，文化自信IP數(shù)據(jù)報，也叫IP數(shù)據(jù)包，或分組是IP協(xié)議功能的集中體現(xiàn)者掌握了此格式，就等于掌握了IP協(xié)議非常重要，是Internet的核心協(xié)議之一7

IP數(shù)據(jù)包IP數(shù)據(jù)報概述固定部分（20字節(jié)）可變部分首部長度服務(wù)類型標(biāo)志片偏移生存時間協(xié)議首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）總長度標(biāo)識版本048161931首部上層數(shù)據(jù)首部二進(jìn)制位流版本首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識目的地址……IP分組：01000100010101010101001001001000110……8

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式版本（version）1表示該數(shù)據(jù)報所使用的IP協(xié)議版本號0100IPv40110IPv6版本（4）9

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式頭長度（IHL）2指明“報頭區(qū)”的長度單位是32bits如：01117報頭區(qū)長度為：7*32bits=224bits=28Bytes頭長度（4）10

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式服務(wù)類型（TOS）3區(qū)分不同的服務(wù)種類，對傳輸速度及可靠性等方面加以控制優(yōu)先級可靠性吞吐量延遲TOS（8）11

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式總長度（TotalLength）4定義了報文總長，包含首部和數(shù)據(jù)，單位：32字節(jié)。20~65,535總長度（16）12

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式標(biāo)識符（Identification）5讓目標(biāo)主機確定一個新到達(dá)的分段屬于哪一個數(shù)據(jù)報。同一個數(shù)據(jù)報的所有分段包含相同的Identification值標(biāo)識（16）13

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式標(biāo)志位（Flags）6用于控制和識別分片。0DFMFDF=0時才允許分片MF為1表示后面還有分片MF為0表示最后一個分片標(biāo)志（3）14

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式片偏移（FragmentOffset）7指明了每個分片相對于原始報文開頭的偏移量，以8字節(jié)作單位分片1分片2分片3片偏移（13）15

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式存活時間（TTL）8避免報文在網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)存在。最大的生存期為255秒TTL（8）16

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式協(xié)議（Protocol）9定義了該報文數(shù)據(jù)區(qū)使用的協(xié)議協(xié)議字段值協(xié)議類型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF協(xié)議（8）17

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式校驗和（HeaderChecksum）10只檢驗數(shù)據(jù)報的首部部分（報頭區(qū)），不包括數(shù)據(jù)部分（數(shù)據(jù)區(qū)）數(shù)據(jù)區(qū)的錯誤留待上層協(xié)議處理校驗和（16）18

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式源、目的IP地址11源IP地址是報文的發(fā)送端的地址，

目的IP地址是報文接收端的地址。源IP發(fā)送端接收端目的IP源IP地址（32）目的IP地址（32）19

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式選項12選項字段用來支持排錯、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項（0or32ifany）20

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式數(shù)據(jù)（Data）13數(shù)據(jù)字段內(nèi)容是上層所封裝的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)21

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式01000101010101010101001001001000110……4IPv45報頭長度5*4=20Byte版本（4）頭長度（4）TOS（8）總長度（16）標(biāo)識（16）標(biāo)志（3）片偏移（13）TTL（8）協(xié)議（8）校驗和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項（0or32ifany）數(shù)據(jù)bit0bit31報頭區(qū)20-60Bytes22

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式MTU：每種網(wǎng)絡(luò)都規(guī)定了一個幀最多能夠容納的數(shù)據(jù)量，這一限制稱為最大傳輸單元。數(shù)據(jù)報的總長度一定不能超過下層的數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值，否則無法傳輸網(wǎng)絡(luò)類型MTU（字節(jié)）總長度（字節(jié)，含F(xiàn)CS）IP網(wǎng)絡(luò)65535——IPoverATM9180——PPP（Default）1500——以太網(wǎng)15001518IEEE802.4TokenBus81668191IEEE802.5TokenRing44644508PPPoE1492——FDDI4352450023

IP數(shù)據(jù)包分片與重組網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)絡(luò)的MTU各不相同，經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點后需要進(jìn)行分片F(xiàn)DDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500發(fā)送端設(shè)置一個唯一的標(biāo)識符發(fā)送數(shù)據(jù)路由器負(fù)責(zé)進(jìn)行分片處理。接收端利用標(biāo)識符及片偏移字段進(jìn)行重組。數(shù)據(jù)IP首部433220各分片具有相同的標(biāo)識符數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部13722024

IP數(shù)據(jù)包分片與重組經(jīng)過分片之后的IP數(shù)據(jù)報在被重組的時候，只能由目標(biāo)主機進(jìn)行，路由器雖然做分片但不會進(jìn)行重組版本（4）頭長度（4）TOS（8）總長度（16）標(biāo)識（16）標(biāo)志（3）片偏移（13）TTL（8）協(xié)議（8）校驗和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項（0or32ifany）數(shù)據(jù)bit0bit31分片1IP首部分片2IP首部分片3IP首部分片1數(shù)據(jù)

分片2數(shù)據(jù)分片3數(shù)據(jù)FDDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500思考25

IP數(shù)據(jù)包分片與重組（2）確定分片后數(shù)據(jù)報片的偏移量：滿足L+20≤1500（MTU）且L能被8整除兩個條件的最大值IP首部數(shù)據(jù)1480BIP首部1480BIP首部1040BIP首部0148029604000B20B數(shù)據(jù)片1數(shù)據(jù)片2數(shù)據(jù)片3L≤1480，這里取1480；且1480/8=185,能被8整除，與MTU非常接近另外4000/1480=2.7，取整后為3，也即原始數(shù)據(jù)分為3個報片，長度分別為1480B、1480B、1040B（1）確定分片后數(shù)據(jù)報片長度方法：由每個分片的起始位置決定，如數(shù)據(jù)報片1的起始位置為0，故數(shù)據(jù)報片1的偏移量為0/8=0，其它報片類似處理片偏移0/8=0片偏移1480/8=185片偏移2960/8=370（3）確定分片后數(shù)據(jù)報片標(biāo)識字段：隨機產(chǎn)生，但一個IP數(shù)據(jù)報分片后，每一個分片的標(biāo)識值是一樣的（4）確定分片后數(shù)據(jù)報片標(biāo)志字段：除最后一個分片的MF=0，其它分片的MF=1；DF位均為0，表示還可以繼續(xù)分片26

IP數(shù)據(jù)包分片與重組操作舉例各種數(shù)據(jù)報的首部中與分片有關(guān)字段中的數(shù)值匯總數(shù)據(jù)報總長度標(biāo)識MFDF片偏移原始數(shù)據(jù)報402013579000數(shù)據(jù)報片1150013579100數(shù)據(jù)報片215001357910185數(shù)據(jù)報片31500135790037027

IP數(shù)據(jù)包分片與重組操作舉例課堂練習(xí)28

一、填空題1．IP報頭長度字段的值為10，代表IP報頭長度為__________Bytes。2．以太網(wǎng)的MTU為__________Bytes。二、選擇題1．在IP數(shù)據(jù)報報文中，標(biāo)識、標(biāo)志、片偏移3個字段是與控制（）有關(guān)。

A．生存周期 B．分片與重組 C．封裝 D．服務(wù)類型2．當(dāng)數(shù)據(jù)報到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)后，要傳送到目的主機，需要知道IP地址對應(yīng)的（）。

A．邏輯地址 B．動態(tài)地址 C．域名 D．物理地址課堂練習(xí)29

二、選擇題3．在IP首部的字段中，與分片和重組無關(guān)的字段是（）。

A．總長度B．標(biāo)識C．標(biāo)志D．片偏移4．以下關(guān)于IP分組的分片與重組的描述中，錯誤的是（）。

A．IP分組頭中與分片和重組相關(guān)的字段是：標(biāo)識、標(biāo)志與片偏移

B．IP分組規(guī)定的最大長度為65535字節(jié)

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