IP数据报格式以及分片

网络层协议主要有4个：

ARP协议

IP协议 最重要

ICMP协议

IGMP协议

IP数据报的格式

IP数据报要是比较大，就需要分隔，分隔后的小单元就是分组

固定部分：顾名思义一定要有，所有IP数据报都有，大小20字节

可变部分：大多数情况下都是没有可变部分的。可有可无optiona

上图是IP数据报首部的图，固定部分+可变部分

数据部分其实就是传输层。等到传输层再讲

• 版本字段：IPV4 还是IPV6

• 首部长度 占4bit，理论范围是0-15，但是考虑到固定部分必须有20字节，它的范围就是5-15 单位是4B 最小5的话，\(5✖️4B=20B(固定长度)\)

• 区分服务 这个字段很少用，有时候急着发送的时候会有加急选项。反正很少用

• 总长度 首部长度+数据部分长度 整个IP数据报的长度 单位是1B

  IP数据报长度上限值 是$2^{16}-1=65535B $ 但是考虑到数据链路层的MTU，实际中还是不会取到65535，早早都已经分片了

• 标识

• 标志

• 片偏移

上面三个都是和IP数据报分片成分组相关

• 生存时间TTL ：每经过一个路由器，TTL就会减一，变成0就丢弃。防止不能传输到目的的数据报不会在网络中无限传输，让它传一会就死掉

• 协议字段 数据部分使用的的协议(传输层使用的协议)

  

• 首部检验和：

  首部的这些字段中，诸如生存时间、片偏移、标识每经过一个路由器都会发生变化。首部检验和就是看整个首部有没有变化到出错。

• 源地址

• 目的地址 32位IP地址

• 可选字段 可有可无。有的话，可能会增强一些功能。

• 填充字段。补0 自然要填充成4B的整数倍，呼应首部长度4B单位的要求

IP数据报分片的过程

以太网中，链路层的数据部分最大传输单元MTU1500字节。

而链路层的数据部分就是一个IP数据报，也就是一个IP数据报的整个长度都不能超过1500字节！ 要是IP数据报的首部是20字节，那么数据部分的最大长度就是1480字节

对于有的IP数据报的长度要是超过1500B，多数情况都需要分片 ，分成IP分组；但是也有例外，要是IP数据报不同意分组，这个数据报就不能传输给链路层封装，就返回一个错误，ICMP错误！

分片的话，就要结合IP数据报的三个字段：

• 标识： 同一数据报的分片 都会使用相同的标识。最终组合起来就是靠着标识

• 标志：

  标志字段有三位，只要后两位有意义 \(X ~\_~\_\)

  中间位表示"禁止分片"， don't fragment （DF）：1 表示不许分片 0 ：表示允许分片

  最低位表示 "更多分片" more fragment (MF) ：1 表示后面还有分片

  0： 表示后面没有分片/最后一个分片了

• 片偏移：

IP数据报分组分片后，某一个片在原来片中的相对位置，以8B为单位。解决中间分片的位置关系 ， 占13bit 除了最后一个分片，每一个分片都是8B的整数倍

这个MTU是1420 不同数据链路层协议的MTU不同

分片2的偏移量是 \(1400B /8=175\)

分片3的偏移量 \(2800B /8=350\)

IP数据报格式几个字段格式单位区分：

总长度 ——1B

首部长度——4B

片偏移——8B