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网际协议IP简单总结

分类: 文章 • 2024-07-20 13:00:04

文章目录

网际协议IP

1. 与IP协议配套使用的三个协议

  • 地址解析协议ARP(Addredd Resolution Protocol)
  • 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
  • 网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)

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2. 虚拟网络的中间设备

  • 转发器 : 物理层使用的中间设备.
  • 桥接器 : 数据链路层使用的中间设备.
  • 路由器 : 网络层使用的中间设备.
  • 网关 : 在网络层以上使用的中间设备.

3. IP地址的编址方法

  • 分类的IP地址 : 最基本的编址方法.
  • 子网的划分 : 对分类IP的改进.
  • 构成超网 : 无分类编址方法.

4. 分类的IP地址

IP地址 ::= { <网络号>,<主机号>}

  • ::= 表示 定义为. 一共32位
  • 一共分为A, B, C, D, E五类. A, B, C都是单播地址(一对一通信).
  • A类: 8位(0+网络号7位) + 24位(主机号). 全为0 是本网路 全为1 是环回测试地址.
  • B类: 16位(10+网络号14位) + 16位(主机号)
  • C类: 24位(110+网络号22位) + 8位(主机号)
  • D类: 1110 + 多播地址.
  • E类: 1111 + 保留为今后使用.

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将32位的二进制表示地址, 改为十进制的表示: 128.11.3.31, 容易记忆

5. IP地址和硬件地址

  • IP地址(32位): 网络层和以上各层使用的地址, 是一种逻辑地址(由软件实现).
  • 硬件地址(48位): 即物理地址, 是数据链路层和物理层使用的地址.
  1. TCP报文 + 首部(包含IP地址) 组成IP数据报.
  2. IP数据报 + 首部(包含硬件地址) + 尾部 组成MAC帧.

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6. 地址解析协议ARP

作用 : 网络通信过程中, IP地址和对应的硬件地址之间的映射关系.

ARP高速缓存

作用 : 在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表, 并且这个映射表是d动态更新的.

主机A到主机B如何通信

  1. 同一个局域网中: A向B发送IP数据报时, 先在A自身的ARP高速缓存中查看有无对应的主机B的IP地址, 如果有就在缓存中查出对应的硬件地址, 把硬件地址写入MAC帧, 通过局域网把该MAC帧发往此硬件地址.
  2. 同一个局域网中: 若ARP高速缓存中无, 在本局域网广播发出一个ARP请求分组(A的主机号+硬件地址和B的IP地址), 如果存在主机B, B就相应.同时对ARP高速缓存更新.
  3. 非同一个局域网: 通过路由来处理, 路由也是通过广播发送ARP请求分组来查找.
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7. IP数据报格式

  • IP数据报 : 首部 + 数据部分.
  • 首部 : 固定部分(20字节) + 可变部分. (1字节=8位)
  • 可变部分 : 可选字段 + 填充.

IP地址首部固定部分

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  1. 版本: 占4位, 分为IPv4和IPv6.
  2. 首部长度: 占4位, IP分组的首部长度是4的倍数, 不是就用填充字段填充.
  3. 区分服务: 占8位, 一直没有被用过.
  4. 总长度: 占16位, 首部和数据之和的长度. (MTU: 数据链路层的最大传输单元).
  5. 标识: 占16位, 分片时的总要标识, 同一数据报的不同分片标识一样, 方便接收后重装.
  6. 标志: 占3位, 最低位MF = 1,表示还有分片,为0表示当前是最后一个分片; DF = 1 不能分片, 为0时, 允许分片.
  7. 片偏移: 占13位, 分片在原分组中的相对位置, 偏移以8个字节为单位.
  8. 生存时间: 占8位, TTL功能的跳数限制, TTL减少到0就会被路由丢弃.
  9. 协议: 占8位, 协议类别(ICMP, ICMP, IP, TCP, UDP, IPv6等等).
  10. 首部检验和: 占16位, 检验数据报的首部, 不包含数据部分. 每经过一个路由都用重新计算(时间,标志等可能会变). 把IP数据报首部划分为多个16位字的序列,把检验和字段置零,用反码算术运算求和后再将结果反码写入该字段, 如首部未变化,则结果必为0, 否则认为数据出错, 将数据报丢弃.
  11. 原地址: 占32位.
  12. 目的地址: 占32位

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IP地址首部可变部分

  1. 可选字段: 用来支持排错, 测量以及安全等措施.
  2. 填充: 结合首部长度使用.

8. 划分子网

将两级的分类IP编址改为三级的划分子网形式, 只是把IP地址的主机号这部分在进行划分.
IP地址 ::= { <网络号>,<子网号>,<主机号>}

子网掩码

方法 : 把子网掩码和IP地址进行逐位的与运算, 就得出网络地址.

  • A类地址的默认子网掩码: 255.0.0.0或者0xFF000000.
  • B类地址的默认子网掩码: 255.255.0.0或者0xFFFF0000.
  • C类地址的默认子网掩码: 255.255.255.0或者0xFFFFFF00.
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