笔记：网络IP数据包头部详解

笔记：网络IP数据包头部详解

 

       传了无数次，每次图片都没了，真是郁闷，这编辑器，需要改下啊，各位CSDN的大神们！！！

       由于最近看了一些相关的资料想起来这篇文章，所以补充一些信息。

       以太网(Ethernet)数据帧的长度必须在46-1500字节之间,这是由以太网的物理特性决定的.这个1500字节被称为链路层的MTU(最大传输单元).但这并不是指链路层的长度被限制在1500字节,其实这个MTU指的是链路层的数据区.并不包括链路层的首部和尾部的18个字节.所以,事实上,这个1500字节就是网络层IP数据报的长度限制.因为IP数据报的首部为20字节,所以IP数据报的数据区长度最大为1480字节.而这个1480字节就是用来放TCP传来的TCP报文段或UDP传来的UDP数据报的.又因为UDP数据报的首部8字节,所以UDP数据报的数据区最大长度为1472字节.这个1472字节就是我们可以使用的字节数。TCP首部为20字节，所以最大长度为1460字节。

网络IP数据包（20个字节包头+数据部分）：4个字节为一个元组。

第一个元组：版本（4bit）+首部长度（有效长度）（4bit）+服务类型（8bit）+总长度（16bit）

                  注释：

                   1）版本：IPV4还是IPV6

      +           2）首部长度：即有效长度，数据长度是可变的，所以计算的是数据的有效长度即有效载荷。

                   3）服务类型：用来区分哪些服务器的，比如UDP，传输数据不可靠，但是速度快，而tcp传输数据可靠。

                   4）总长度：计算整个报文长度。

第二个元组：标识（Identification 或者Fragment ID，分片ID，16bit）+标志（含R、DF、MF）（3bit）+ 片偏移（Fragment Offset，13bit）

                  注释：

                  1）标识：ip报文最终要分成帧的形式，整个报文数据必须且分成多个片（MTU最大只能传输1500type），多个数据再组合成片，主要用来标识有哪些分片。

        +        2）MF:more fragment 更多的分片

                  3）DF：don‘t fragment  不要分片

                  4）片偏移：用来标识数据在整个报文当中所处的位置和次序的。

第三个元组：存活时间（time-to-live =>TTL，8bit） + 协议 （8bit） + 首部校验和（header checksum ，16bit）

                  注释：

                 1）存活时间：消除网络中的“鬼打墙”，初始值一般是64，每经过一个路由设备或者网关都要减1，如果减到0了，说明数据包不能送达目的地了，即”鬼打墙“了。

         +       2）协议：标识使用哪种协议（比如tcp或udp）。

                 3）首部校验和：整个首部的校验码，检验是否出错。

第四个元组：源地址（32bit）

       +

第五个元组：目的地址（32bit）

       +

 option（可选字段）

      +

  数据部分

2.网络数据包传输过程(以下的伪代码是摘抄于该博主的http://blog.csdn.net/waitforfree/article/details/50771777)

IP数据报需从主机A上传送到主机B上，主机A首先查找路由表;
if(目的主机是与自己在同一个网段内)
{
    主机A查询自己的ARP表;
    if(有该目的IP地址对应的MAC地址的记录)
    {
           将该MAC地址作为目的MAC地址，封装数据帧，传送给主机B;
    }
    else
    {
          发送一个ARP请求广播给网段内的所有主机，来查询该目的IP地址的MAC地址;
          收到ARP请求报文的各个主机如果发现该IP地址是自己的IP地址，则返回一个ARP应答报文告诉主机A自己的MAC地址;
          如果发现不是自己的IP地址，则丢弃该报文。
          主机A收到这个应答报文后，就按照返回的MAC地址，将IP数据包封装成帧，然后发送到主机B上;
         （补充：一般为了减少网络中的报文量，通信双方会维护一个各自的ARP表，把一次通信中获得IP MAC地址对保存在缓冲的ARP表中,但是ARP表有一个老化机制，删除一段时间内不用的IP MAC地址对。）
    }
}
else if(发现了能与目的网络号相匹配的表目)
{
         则把报文发给改表目指定的下一站的路由器或直接连接的网络接口;
         报文发送到下一站时，数据帧的目的MAC地址是下一个站路由器或者网络接口的MAC地址，而IP头部的目的IP地址是主机B的IP地址;
         这里要指出的是：ARP请求报文以下一站路由器或网络接口的IP地址为目的IP地址，寻找真的目的MAC地址。换句话，ARP请求报文只负责IP数据报传输过程中每一跳中的目的MAC地址查询。
}
else
{
         寻找标为“默认”的表目，把报文发送给该表目指定的下一站路由器;
         报文发送到下一站时，数据帧的目的MAC地址是下一个站路由器的MAC地址，而IP头部的目的IP地址是主机B的IP地址。
}
         数据帧在每两个网络设备间传递时，是转换成bit流在传输媒体上传输。链路层提供了如停止等待协议等机制，控制了bit流在传输媒体上的无措传输。