TCP/IP 协议:IP 协议
首先来看一下IP协议在实际中的位置:
我们只关系流程,不关系当前具体的服务类型
1、IP协议概述
作用:
从上图或从应用层->运输层->网络层->链路层来看,IP协议属于网络层,也就是作为运输层(UDP等)和链路层(以太网)沟通的桥梁。
特点:
IP协议提供的是不可靠和无连接的数据报传递。
什么是不可靠?不可靠意味着不保证当前的数据报成功送到目的地
什么是无连接?无连接意味着对发送后的数据不再维护其状态信息
注:IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议(桥梁、通信协议)
2、IP协议-首部说明
注1.关于TOS服务类型:
注2.关于首部长度字段说明:
1.字段为16位说明IP数据报最长可达65535字节,尽管如此,大多数链路层都会进行分片操作(后续讲解)
2.字段存在原因:上文的RFC定义的以太网数据帧长最小为46字节,此处的IP数据报真实的内容可能小于46字节
(注意:此时其他字节需填充凑齐46字节)
注3.校验和计算方式:
略
注意:所有TCP/IP首部所有的传输都采用大端模式即:高位在低比特位,读值直接采用顺序读取,小端模式则相反(对应于网络编程API:htons系列)。
3、IP层数据的传递-IP路由选择(路由表描述)
1.路由是什么
在网络层(IP层)中,普通的服务器既可以被配置成主机也可以被配置为路由器,而主机和路由器的本质区别在于:
具有路由功能的主机对接收到的数据进行转发,而主机只接收不转发。
2.路由表是什么
在应用层->运输层->网络层->链路层的基础结构下,网络层(IP层)可以从运输层(TCP,UDP..)接收数据,在网络层(IP层)发送到
链路层的时候,我们需要对应IP地址的主机硬件地址(见本文的第一张图),IP层通过ARP协议(见下次分析)获取到对应IP地址的主机硬件地址
并将该硬件地址保存在内存中这就是路由表。
3.路由表的作用
由(2)可知,路由表的功能在于提供地址查询,IP层每次在接收发送数据的时候都对该表进行查询,如果判断该IP为本机地址或IP广播地址,
此时数据报被送到IP首部协议字段指定的协议模块处理。如果不是本机或广播地址,则需要对当前服务器IP层的配置进行判断见(1),
配置成主机功能的服务器此时将抛弃该数据报。
4.路由表的内容
1.目的IP地址,既可以是主机地址也可以是网络地址(见下文)
2.下一个路由表的IP地址或直接连接(SLIP..)的网路IP地址
3.标志
4.为数据的传输指定一个网络接口
5.IP路由选择的优先级顺序
1.目的IP完全匹配的主机
2.目的IP网络号匹配的表目
3.默认表目(通常情况下,IP层为同一网络号分配一个路由器)
注意:如果到最后都未能找到下一表目的情况,数据将被丢弃,ICMP(见下次分析)将返回"主机不可达"或"网络不可达的错误"
6.举例
四、IP层地址中的子网选址(子网编号)和子网掩码的设定描述
1.什么是子网号,为什么需要子网号
由于各类地址为主机号分配太多的空间,为更方便查询到相应主机,我们为32bit的地址设定了网络号和子网号以及主机号。
以B类地址为例:
注:在上一节(IP的传递-IP路由选择(路由表描述))中我们所讲述的网络号地址就是此处16bit的140.252。
子网号的作用在于:
a)隐藏子网内部的网络组织,减小网络路由表的规模
b)见(2)的说明
2.什么是子网掩码,子网号在子网掩码的作用
将32bit地址中的主机号位置0,其余位置1就是子网掩码。
此时子网号的作用就在于确定此时存在n个bit为主机号位。
3.举例
1.一般情况下的子网掩码
2.变长的子网掩码
Reference:
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TCP/IP详解 卷一