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計(jì)算機(jī)三級(jí)考試IP數(shù)據(jù)報(bào)知識(shí)輔導(dǎo)
導(dǎo)語(yǔ)：IP數(shù)據(jù)報(bào)是IP協(xié)議使用的數(shù)據(jù)單元，互聯(lián)層數(shù)據(jù)信息和控制信息的傳遞都需要通過(guò)IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行。下面就由小編為大家?guī)?lái)計(jì)算機(jī)三級(jí)考試IP數(shù)據(jù)報(bào)知識(shí)輔導(dǎo)，希望能給大家?guī)?lái)幫助！
在互聯(lián)層，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)首先需要加上IP頭信息，封裝成數(shù)據(jù)報(bào)。IP數(shù)據(jù)報(bào)是IP協(xié)議使用的數(shù)據(jù)單元，互聯(lián)層數(shù)據(jù)信息和控制信息的傳遞都需要通過(guò)IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行。
1．IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式
IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式可以分為報(bào)頭區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分，數(shù)據(jù)區(qū)包括高層需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而報(bào)頭區(qū)是為了正確傳輸高層數(shù)據(jù)而增加的控制信息。通俗地說(shuō)，數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)區(qū)就像是一個(gè)信件，而信封上寫(xiě)明寄信人和收信人等信息后，就相當(dāng)于是一個(gè)報(bào)頭區(qū)。把兩者結(jié)合一起，就是一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)。
報(bào)頭區(qū)包含了源IP地址、目的IP地址等控制信息，具體內(nèi)容如下。
(1)版本和協(xié)議類(lèi)型
在IP報(bào)頭中，版本字段表示該數(shù)據(jù)報(bào)對(duì)應(yīng)的IP協(xié)議版本號(hào)，不同的IP協(xié)議版本規(guī)定的數(shù)據(jù)報(bào)格式稍有不同，目前使用的IP協(xié)議版本號(hào)為4。
協(xié)議字段表示該數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的高級(jí)協(xié)議類(lèi)型(如TCP)，用于指明數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的格式。
(2)長(zhǎng)度
報(bào)頭中有兩個(gè)表示長(zhǎng)度的字段，一個(gè)為報(bào)頭長(zhǎng)度，另一個(gè)為總長(zhǎng)度。
報(bào)頭長(zhǎng)度以32b為單位，指出該報(bào)頭區(qū)的長(zhǎng)度。在沒(méi)有選項(xiàng)和填充的情況下，該值為“5”。
總長(zhǎng)度以8b為單位，表示整個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度(其中包含報(bào)頭區(qū)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度)。(3)服務(wù)類(lèi)型
服務(wù)類(lèi)型字段規(guī)定對(duì)本數(shù)據(jù)報(bào)的處理方式。利用該字段，發(fā)送端可以為IP數(shù)據(jù)包分配一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級(jí)，并可以要求中轉(zhuǎn)路由器盡量使用低延遲、高吞吐率或高可靠性的線路投遞。
(4)生存周期
IP數(shù)據(jù)報(bào)的路由選擇具有獨(dú)立性，因此從源主機(jī)到目的主機(jī)的傳輸延遲也具有隨機(jī)性。如果路由表發(fā)生錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)報(bào)就有可能進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)。利用IP報(bào)頭中的生存周期字段，可以有效的控制數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)休止的流動(dòng)。在網(wǎng)絡(luò)中，“生存周期”域隨時(shí)間而遞減，在該域?yàn)?時(shí)，報(bào)文將被刪除，避免死循環(huán)的發(fā)生。
(5)頭部校驗(yàn)和
頭部校驗(yàn)和用于保證IP數(shù)據(jù)報(bào)頭的完整性。注意，在IP數(shù)據(jù)報(bào)中，只含有報(bào)頭校驗(yàn)字段，沒(méi)有數(shù)據(jù)區(qū)校驗(yàn)字段。
(6)地址
在IP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭中，源IP地址和目的IP地址分別表示該IP數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送者和接收者的地址。相當(dāng)于寄信中的寄信人地址和收信人地址。
2．IP封裝、分片與重組
因?yàn)镮P數(shù)據(jù)報(bào)可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，所以它可能要跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。作為一個(gè)高層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，IP數(shù)據(jù)報(bào)最終也需要封裝成幀進(jìn)行傳輸。
(1)MTU
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用的技術(shù)不同，每種網(wǎng)絡(luò)都規(guī)定了一個(gè)幀最多能夠攜帶的數(shù)據(jù)量，這一限制稱(chēng)為最大傳輸單元(Maximum Transmission Unit，MTu)。一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度只有小于或等于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的MTU時(shí)，才能在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。
互聯(lián)網(wǎng)可以包含各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)路由器也可能連接具有不同MTU值的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，能從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并不代表能向該網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)(因?yàn)椴煌W(wǎng)絡(luò)的MTU不同)。
為解決以上MTU的限制問(wèn)題，IP互聯(lián)網(wǎng)通常采用分片與重組技術(shù)。
(2)分片和重組
當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的尺寸大于將發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的MTU值時(shí)，路由器會(huì)將IP數(shù)據(jù)報(bào)分成若干較小的部分，稱(chēng)為分片，然后再將每片獨(dú)立的發(fā)送。一旦分片，每片可以像正常的IP數(shù)據(jù)報(bào)一樣經(jīng)過(guò)獨(dú)立的路由選擇來(lái)發(fā)送，最終到達(dá)目的主機(jī)。
在接收到所有分片的基礎(chǔ)上，主機(jī)對(duì)分片進(jìn)行重新組裝的過(guò)程稱(chēng)為IP數(shù)據(jù)報(bào)重組。IP協(xié)議規(guī)定，只有最終的目的主機(jī)才可以對(duì)分片進(jìn)行重組。
(3)分片控制
在IP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭中，標(biāo)識(shí)、標(biāo)志和片偏移3個(gè)字段與控制分片和重組有關(guān)。
標(biāo)識(shí)是源主機(jī)賦予IP數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)符。標(biāo)識(shí)符能表明分片是原屬于哪個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的。
標(biāo)志字段用來(lái)告訴目的主機(jī)該數(shù)據(jù)報(bào)是否已經(jīng)分片，是否是最后一個(gè)分片。
片偏移字段指出本片數(shù)據(jù)在初始IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)區(qū)中的位置。重組的分片順序由片偏移提供。
3．IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)
IP選項(xiàng)主要用于控制和測(cè)試兩大目的。作為選項(xiàng)，可以使用也可以不使用IP選項(xiàng)。但所有實(shí)現(xiàn)Ip協(xié)議的設(shè)備都必須具有處理IP選項(xiàng)的功能。在使用選項(xiàng)的過(guò)程中，有可能造成數(shù)據(jù)報(bào)的頭部不是32b整數(shù)倍的情況，這時(shí)需要使用填充域湊齊。
IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)由選項(xiàng)碼、長(zhǎng)度和選項(xiàng)數(shù)據(jù)3部分組成。其中選項(xiàng)碼用于確定該選項(xiàng)的具體內(nèi)容，選項(xiàng)數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度由選項(xiàng)的長(zhǎng)度字段決定。
(1)源路由
源路由是指IP數(shù)據(jù)報(bào)穿越互聯(lián)網(wǎng)所經(jīng)過(guò)的路徑是由源主機(jī)指定的，它區(qū)別于由主機(jī)或路由器的互聯(lián)層軟件自行選擇路由后得出的路徑。
源路由選項(xiàng)分為兩類(lèi)：嚴(yán)格源路由選項(xiàng)和松散源路由選項(xiàng)。
�、�?lài)?yán)格源路由選項(xiàng)。此選項(xiàng)規(guī)定IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)路徑上的每一個(gè)路由器，相鄰路由器之間不得有中間路由器，并且所經(jīng)過(guò)的路由器的順序不可更改。
②松散源路由器選項(xiàng)。此選項(xiàng)只是給出IP數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過(guò)的一些“要點(diǎn)”，并不給出一條完備的路徑，無(wú)直接連接的路由器之間的路由尚需IP軟件的尋址功能補(bǔ)充。
(2)記錄路由
所謂記錄路由是指記錄下IP數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)到目的主機(jī)所經(jīng)過(guò)的路徑上的各個(gè)路由器的IP地址。記錄路由功能可以通過(guò)IP數(shù)據(jù)報(bào)的記錄路由選項(xiàng)完成。
(3)時(shí)間戳
所謂時(shí)間戳(Time Stamp)就是記錄下IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)每一個(gè)路由器時(shí)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間。記錄時(shí)間戳可以使用IP數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)間戳選項(xiàng)。時(shí)間戳中的時(shí)間采用格林尼治時(shí)間(Universal Time)表示，以千分之一秒為單位。
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