第十六节 IP协议格式

一、IP协议1.1、协议格式4位版本描述当前协议版本ipv4,ipv6……4位头长描述IP报的头部长度最小20字节最大60字节8位服务类型;1位保留03位优先权4位服务类型最小成本最低延迟最高可靠性最 大吞吐量16位报文长度描述ip报文最大64kIP报文中的数据最大64k-2016位分片标识IP报文长度超过了MTU则会进行分片在对端进行分片重组3位分片标志1位禁止分片1位分片末尾标志1位保留13位分片偏移以8字节位单位描述该分片在原始报文中相对起始位置的偏移量8位TTL报文生命周期描述报文所能经过的最大路由器跳数每经过一跳就会-1 为0时 丢弃8位数据协议类型描述IP报文中的数据所采用的协议以便于数据解析16位校验和检验数据一致性32位源端IP地址对端IP地址描述通信两端主机0……40字节选项数据。1.2、IP地址组成为了简化IP地址分配因此决定划分网络进行分配每个网络分配的IP地址应该拥有唯一的网络标识以及网络中的主机唯一标识网络号网络的唯一标识主机号是主机在自己所属子网中的唯一标识网络的划分早期划分位五类网络A高位0固定7位网络号0~12724位主机号B高位固定1014位网络号128.0~191.25516位主机号C高位固定11021位网络号192.0.0~233.255.2558位主机号D高位固定1110用途多播组网范围E高位固定1111用途保留实验范围当引入CIDR方案一种向前兼容的新方案在原来的基础上做更加细致的网络划分子网掩码连续的二进制1组成的与IP地址相与得到网络号取反得到网络中得主机号个数特殊IP地址0.0.0.0表示当前主机上所有的网卡地址常用于网络服务端绑定监听地址绑定了该地地址的指定端口则意味着该主机上所有网卡收到的指定端口的数据都会给这个socket。127.0.0.1127网络中的地址都是用于网络测试的地址虚拟回环网卡的地址主机号全为0的地址网络号不分配给主机的是一个网络的标识主机号全为1的地址局域网广播地址私网和公网内网和外网有一些特定的网络专门用于组建私网基于NAPT技术节省IP地址使用 组建私网10. 172.16~172.31192.168.0二、路由选择1、每个路由器中都有一个路由表记录所连接的网络网络号子网掩码连接该网络的网卡……使用数据中的目的IP地址与路由表中每一项路由数据的子网掩码相与后与该网络比较如果一致则表示该主机就是属于该网络的这时候选择合适的路径转换技术2、转发的时候当前我们大多数网络都使用了NAPT网络地址端口转换技术NAPT技术组建一个小型私网让私网中的主机使用同一个对外的IP地址进行通信。3、转发的时候会将数据中源端地址进行转换转换为自己对外的地址端口。三、链路层功能负责相邻设备之间的数据传输MAC地址物理网卡的硬件地址出厂设置 48位数字网卡通信设备的唯一标识如图3.1、以太网协议6B源端MAC地址对端MAC地址:用于相邻设备之间的定位描述2B数据协议描述内部数据的协议类型以便于进行数据解析4B检验和检验数据一致性产生问题对端的MAC地址如何获取3.2、ARP协议介于网络层与链路层之间的协议功能通过IP地址获取指定相邻设备的MAC地址①组织ARP请求数据包填充自己的IP地址自己的MAC地址其他各项要素目标IP地址发送给所有与自己连接的设备②相邻设备收到ARP请求后对比目标IP是否与自己一致若一致则组织ARP应答将自己的MAC 地址填充进去进行回复③收到ARP回复后会在本地建立IP地址与MAC地址映射缓存数据维持30秒---因为DHCP动态地址分配技术导致一台设备IP地址是不固定的3.3、DHCP动态地址分配①一台主机连接网线就会全网广播就会全网广播DHCP请求给自己连接的设备②若连接的设备是一个路由器收到请求就会进行DHCP回复分配IP地址子网掩码网关地址路由器的IP地址因此每台主机连接到一个网络后都能知道自己所连接的路由器的IP地址。3.4、ARP局域网欺骗攻击①一台设备连接到网络后伪造IP地址不断的向路由器发送ARP回复目的为俩让路由器认为自己就是网络中的所有设备路由器就会将发往局域网内所有设备的数据发给该主机②一台设备连接到网络后伪造IP地路由器不断的广播ARP回复目的让所有设备都认为自己就是路由器所有设备的数据都会发往该设备解决方案在路由器中设置MAC地址白名单MTU:最大传输单元链路层限制的最大数据大小不包含链路层报头在内根据不同的组网技术大小不一样MTU对编程的影响影响数据在网络中是否需要进行数据分片①一个完整是的报文UDP若过大64k,受限于MTU大小以太网1500B在网络层就会进行数据分片包含IP报头UDP报头在内数据不能超过1500B分片后进行发送②这些分片到达对端主机之后会进行分片重组重组的时候任意一个分片出问题整个报文都会被丢弃分片越多报文传输问题的概率就越大因此程序员就选需要控制应用层提前分包尽量避免网络层的数据分片UDP 1472但是TCP不需要考虑分片的问题因为TCP在传输层会根据MTU计算MSS然后进行数据 分段传输3.5、网络代理VPN----翻墙代理技术与NAT技术区别是什么代理技术工作的应用层目标通信主机就是代理服务器IP类似于代购NAT/NAPT技术工作在网络层目标设备就是通信目标设备代卖商家