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計算機三級考試復習知識點：IP數(shù)據(jù)報
IP數(shù)據(jù)報是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IP數(shù)據(jù)報進行，同時也是計算機三級考試的重要內(nèi)容，小編整理了相關(guān)知識點，一起來復習下吧：
1.IP數(shù)據(jù)報的格式
IP數(shù)據(jù)報的格式可以分為報頭區(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，數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)區(qū)就像是一個信件，而信封上寫明寄信人和收信人等信息后，就相當于是一個報頭區(qū)。把兩者結(jié)合一起，就是一個IP數(shù)據(jù)報。
報頭區(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)議類型
在IP報頭中，版本字段表示該數(shù)據(jù)報對應的IP協(xié)議版本號，不同的IP協(xié)議版本規(guī)定的數(shù)據(jù)報格式稍有不同，目前使用的IP協(xié)議版本號為4。
協(xié)議字段表示該數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的高級協(xié)議類型(如TCP)，用于指明數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的格式。
(2)長度
報頭中有兩個表示長度的字段，一個為報頭長度，另一個為總長度。
報頭長度以32b為單位，指出該報頭區(qū)的長度。在沒有選項和填充的情況下，該值為“5”。
總長度以8b為單位，表示整個IP數(shù)據(jù)報的總長度(其中包含報頭區(qū)長度和數(shù)據(jù)區(qū)長度)。(3)服務(wù)類型
服務(wù)類型字段規(guī)定對本數(shù)據(jù)報的處理方式。利用該字段，發(fā)送端可以為IP數(shù)據(jù)包分配一個轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級，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)報的路由選擇具有獨立性，因此從源主機到目的主機的傳輸延遲也具有隨機性。如果路由表發(fā)生錯誤，數(shù)據(jù)報就有可能進入一個死循環(huán)。利用IP報頭中的生存周期字段，可以有效的控制數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中無休止的流動。在網(wǎng)絡(luò)中，“生存周期”域隨時間而遞減，在該域為0時，報文將被刪除，避免死循環(huán)的發(fā)生。
(5)頭部校驗和
頭部校驗和用于保證IP數(shù)據(jù)報頭的完整性。注意，在IP數(shù)據(jù)報中，只含有報頭校驗字段，沒有數(shù)據(jù)區(qū)校驗字段。
(6)地址
在IP數(shù)據(jù)報報頭中，源IP地址和目的IP地址分別表示該IP數(shù)據(jù)報的發(fā)送者和接收者的地址。相當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
因為IP數(shù)據(jù)報可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，所以它可能要跨越多個網(wǎng)絡(luò)。作為一個高層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，IP數(shù)據(jù)報最終也需要封裝成幀進行傳輸。
(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)定了一個幀最多能夠攜帶的數(shù)據(jù)量，這一限制稱為最大傳輸單元(Maximum Transmission Unit，MTu)。一個IP數(shù)據(jù)報的長度只有小于或等于一個網(wǎng)絡(luò)的MTU時，才能在這個網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸。
互聯(lián)網(wǎng)可以包含各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，一個路由器也可能連接具有不同MTU值的多個網(wǎng)絡(luò)，能從一個網(wǎng)絡(luò)接收IP數(shù)據(jù)報并不代表能向該網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)報(因為不同網(wǎng)絡(luò)的MTU不同)。
為解決以上MTU的限制問題，IP互聯(lián)網(wǎng)通常采用分片與重組技術(shù)。
(2)分片和重組
當一個數(shù)據(jù)報的尺寸大于將發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的MTU值時，路由器會將IP數(shù)據(jù)報分成若干較小的部分，稱為分片，然后再將每片獨立的發(fā)送。一旦分片，每片可以像正常的IP數(shù)據(jù)報一樣經(jīng)過獨立的路由選擇來發(fā)送，最終到達目的主機。
在接收到所有分片的基礎(chǔ)上，主機對分片進行重新組裝的過程稱為IP數(shù)據(jù)報重組。IP協(xié)議規(guī)定，只有最終的目的主機才可以對分片進行重組。
(3)分片控制
在IP數(shù)據(jù)報報頭中，標識、標志和片偏移3個字段與控制分片和重組有關(guān)。
標識是源主機賦予IP數(shù)據(jù)報的標識符。標識符能表明分片是原屬于哪個IP數(shù)據(jù)報的。
標志字段用來告訴目的主機該數(shù)據(jù)報是否已經(jīng)分片，是否是最后一個分片。
片偏移字段指出本片數(shù)據(jù)在初始IP數(shù)據(jù)報數(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)報選項
IP選項主要用于控制和測試兩大目的。作為選項，可以使用也可以不使用IP選項。但所有實現(xiàn)Ip協(xié)議的設(shè)備都必須具有處理IP選項的功能。在使用選項的過程中，有可能造成數(shù)據(jù)報的頭部不是32b整數(shù)倍的情況，這時需要使用填充域湊齊。
IP數(shù)據(jù)報選項由選項碼、長度和選項數(shù)據(jù)3部分組成。其中選項碼用于確定該選項的具體內(nèi)容，選項數(shù)據(jù)部分的長度由選項的長度字段決定。
(1)源路由
源路由是指IP數(shù)據(jù)報穿越互聯(lián)網(wǎng)所經(jīng)過的路徑是由源主機指定的，它區(qū)別于由主機或路由器的互聯(lián)層軟件自行選擇路由后得出的路徑。
源路由選項分為兩類：嚴格源路由選項和松散源路由選項。
�、賴栏裨绰酚蛇x項。此選項規(guī)定IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過路徑上的每一個路由器，相鄰路由器之間不得有中間路由器，并且所經(jīng)過的路由器的順序不可更改。
�、谒缮⒃绰酚善鬟x項。此選項只是給出IP數(shù)據(jù)報必須經(jīng)過的一些“要點”，并不給出一條完備的路徑，無直接連接的路由器之間的路由尚需IP軟件的尋址功能補充。
(2)記錄路由
所謂記錄路由是指記錄下IP數(shù)據(jù)報從源主機到目的主機所經(jīng)過的路徑上的各個路由器的IP地址。記錄路由功能可以通過IP數(shù)據(jù)報的記錄路由選項完成。
(3)時間戳
所謂時間戳(Time Stamp)就是記錄下IP數(shù)據(jù)報經(jīng)過每一個路由器時的當?shù)貢r間。記錄時間戳可以使用IP數(shù)據(jù)報的時間戳選項。時間戳中的時間采用格林尼治時間(Universal Time)表示，以千分之一秒為單位。
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