5.3IP協(xié)議1.IP協(xié)議特點(diǎn)2.IP協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)3.其他協(xié)議IP是網(wǎng)絡(luò)層的核心，也是構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。根據(jù)端到端的設(shè)計(jì)原則，IP只為主機(jī)提供一種無(wú)連接、不可靠的、盡力而為的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)。IP協(xié)議特點(diǎn)設(shè)計(jì)IP的目的是提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性：解決互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通；分割頂層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的耦合關(guān)系，以利于兩者的獨(dú)立發(fā)展，對(duì)上可以承載傳輸層的各種協(xié)議（例如TCP、UDP等），對(duì)下可以將IP包封裝到數(shù)據(jù)鏈路層中傳輸（例如以太網(wǎng)、PPP、幀中繼等）。目前IP協(xié)議有兩個(gè)版本：IPv4和IPv6。IPv4中地址部分長(zhǎng)度為32位，IPv6中地址部分長(zhǎng)度為128位。IP（InternetProtocol，網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議）是TCP/IP體系中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議。IP協(xié)議特點(diǎn)在TCP/IP協(xié)議中，使用IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的包被稱為IP數(shù)據(jù)包或者IP數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含IP協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容。IP協(xié)議規(guī)定每個(gè)IP數(shù)據(jù)包由首部（稱為報(bào)頭）和數(shù)據(jù)兩部分組成。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031固定部分（20字節(jié)）位：481619填充24可變部分首部IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24版本字段

占4位，表示IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號(hào)為4（即值為0100），即IPv4。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24首部長(zhǎng)度字段占4位，可表示的最大十進(jìn)制數(shù)值是15。這個(gè)字段所表示數(shù)的單位是32位字長(zhǎng)（1個(gè)32位字長(zhǎng)是4字節(jié)）。因此，當(dāng)IP的首部長(zhǎng)度為1111時(shí)（即十進(jìn)制的15），首部長(zhǎng)度就達(dá)到60字節(jié)。當(dāng)IP分組的首部長(zhǎng)度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，必須利用最后的填充字段加以填充。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24區(qū)分服務(wù)字段占8位，也被稱為服務(wù)類型，用來(lái)獲得更好的服務(wù)。這個(gè)字段在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫作服務(wù)類型，但實(shí)際上一直沒(méi)有被使用過(guò)。1998年IETF把這個(gè)字段改名為區(qū)分服務(wù)（DifferentiatedServices，DS）。只有在使用區(qū)分服務(wù)時(shí)，這個(gè)字段才起作用。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24總長(zhǎng)度字段占16為，表示首部和數(shù)據(jù)之和，單位為字節(jié)?？傞L(zhǎng)度字段為16位，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為

216-1=65535字節(jié)。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24標(biāo)識(shí)字段占16位，用來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)。IP協(xié)議在存儲(chǔ)器中維持一個(gè)計(jì)數(shù)器。每產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，計(jì)數(shù)器就加1，并將此值賦給標(biāo)識(shí)字段。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的MTU（最大傳輸單元），而必須分片時(shí)，這個(gè)標(biāo)識(shí)字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)字段中。具有相同的標(biāo)識(shí)字段值的分片報(bào)文會(huì)被重組成原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24標(biāo)志字段占3位，第一位未使用，其值為0。第二位稱為DF（不分片），第三位稱為MF（更多分片）0DFMFDF=0時(shí)才允許分片MF為1表示后面還有分片MF為0表示最后一個(gè)分片IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24片偏移字段占13位。當(dāng)報(bào)文被分片后，該字段標(biāo)記該分片在原報(bào)文中的相對(duì)位置。片偏移以8個(gè)字節(jié)為偏移單位。所以，除了最后一個(gè)分片，其他分片的偏移值都是8字節(jié)（64位）的整數(shù)倍。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24生存時(shí)間字段占8位，生存時(shí)間字段常用英文縮寫TTL(TimeToLive)來(lái)表示，它表明數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的生命。TTL是IP數(shù)據(jù)包在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中可以轉(zhuǎn)發(fā)的最大跳數(shù)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器時(shí)，路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)之前，先把TTL值減1。若TTL值減少到0，則丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24協(xié)議字段占8位，表示該數(shù)據(jù)報(bào)文所攜帶的數(shù)據(jù)部分所使用的協(xié)議類型。該字段可以方便目的主機(jī)的IP層知道按照什么協(xié)議來(lái)處理數(shù)據(jù)部分。不同的協(xié)議有專門不同的協(xié)議號(hào)。例如，TCP的協(xié)議號(hào)為6，UDP的協(xié)議號(hào)為17，ICMP的協(xié)議號(hào)為1。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24首部校驗(yàn)和字段占16位，用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部。數(shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，首部的字段都可能發(fā)生變化（如TTL、片偏移等），所以需要重新校驗(yàn)。而數(shù)據(jù)部分不發(fā)生變化，所以不用重新生成校驗(yàn)值。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24源地址字段占32位，表示數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送端的IP地址。目的地址字段占32位，表示數(shù)據(jù)報(bào)接收端的IP地址。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24可選字段該字段用于一些可選的報(bào)頭設(shè)置，主要用于測(cè)試、調(diào)試和安全的目的。這些選項(xiàng)包括嚴(yán)格源路由（數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過(guò)指定的路由）、網(wǎng)際時(shí)間戳（經(jīng)過(guò)每個(gè)路由器時(shí)的時(shí)間戳記錄）和安全限制。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24填充字段由于可選字段中的長(zhǎng)度是不固定的，使用若干個(gè)0填充該字段，可以保證整個(gè)報(bào)頭的長(zhǎng)度是32位的整數(shù)倍。IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)版本首部長(zhǎng)度區(qū)分服務(wù)總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議首部校驗(yàn)和源地址目的地址可選部分（長(zhǎng)度可變）數(shù)據(jù)部分031位：481619填充24數(shù)據(jù)部分字段表示傳輸層的數(shù)據(jù)，如保存TCP、UDP、ICMP或IGMP的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度不固定。其他協(xié)議地址解析協(xié)議：ARP（AddressResolutionProtocol）以太網(wǎng)中一個(gè)主機(jī)和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。ARP協(xié)議的基本功能就是通過(guò)目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的MAC地址，以保證通信的順利進(jìn)行。其他協(xié)議正常情況下，主機(jī)只能解析到與之同一網(wǎng)絡(luò)的其它主機(jī)及網(wǎng)關(guān)的MAC地址，而不能跨網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地址解析。采用代理ARP的路由器可將ARP請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給鄰近的網(wǎng)段。兩個(gè)以上網(wǎng)段的節(jié)點(diǎn)之間可以像在同一個(gè)網(wǎng)段中一樣進(jìn)行通信。C:\>arp-aInternet地址物理地址類型

10.0.0.201-01-4e-80-31-ea動(dòng)態(tài)172.16.1.201-01-4e-80-31-ea動(dòng)態(tài)其他協(xié)議網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議：ICMP（InternetControlMessageProtocol）。ICMP用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息，控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。ICMP的主要功能是可以獲得網(wǎng)絡(luò)是否正常、設(shè)置是否有誤以及設(shè)備有何異常等信息，從而便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的問(wèn)題診斷。RequestReply其他協(xié)議ICMP消息分為兩類：一類是ICMP差錯(cuò)控制報(bào)文，即通知出錯(cuò)原因的錯(cuò)誤消息，另一類是ICMP詢問(wèn)報(bào)文，即用于診斷的查詢消息。目標(biāo)不可達(dá)：網(wǎng)絡(luò)中，路由器無(wú)法將數(shù)據(jù)包發(fā)送給目的地址時(shí)，