网际协议IPv4

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IP的交付

• 间接交付：发送方通过分组的目的IP和路由表来查找改组应当被交付的下一个路由器的IP地址。路由器收到分组后，通过对应的掩码计算出要交付的网络标号，查找下一个路由的IP地址。然后发送方再用ARP协议找出下一个路由器的物理地址。
• 直接交付：最后一跳路由器与目的地之间，同物理网络之间的交付都是直接交付。发送方只需要通过目的IP找到目的物理地址即可。
  

IP的转发

基于目的地址的转发当路由器或主机有分组要发送时，要搜索路由表，以便找到到达最后终点的路由。这种方法效率较低，搜索查找限制，因此需要减小路由表长度，简化路由表。

• 下一跳方法： 路由表中只保留下一跳的地址，而不是保留完整的路由。
• 特定网络方法：把连接到同一个网络上的所有主机看成是一个表项，表项只用来定义网络本身。

使用分类地址的转发：提取目的地址->提取网络地址->查找
通常对A,B,C类地址分别提供一个路由表，表中包含网络地址，下一跳地址，和路由器借口号
使用无分类地址的转发：此时的路由表需要四列，多一项为掩码，此时没有子网划分，但是有地址聚合的概念，因此采用最长掩码匹配

基于标记的转发面向连接的概念，采用虚电路的方式，附加在分组上的标记来转发该分组。

路由器的结构

路由器有四个部件：输入端口，输出端口，路由选择处理器，交换结构。

• 输入端口和输出端口：完成物理层和数据链路层的功能，完成接收比特流，帧拆装成分组，同时进行纠错检错，缓冲排队；封装成帧，发送。
• 路由选择处理器：执行网络层功能，找出下一跳地址和端口号。
• 交换结构：把分组从输入队列搬移到输出队列中，采用纵横交换结构或榕树交换结构。

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网际协议IP

不可靠的无连接数据报协议 best-effort delivery，IP分组有可能损坏，丢失，失序或延迟到达，并且有可能给网络带来阻塞。如果需要可靠的服务，IP需要和可靠的高层协议配合起来使用

• HLEN:IP数据报首部的长度5即表示20bytes，15即表示60bytes
• 服务类型：包括一些优先级，和IP分组的处理方式
• Total length：总长度包括有16位，即总长度为65535
• 生存时间TTL：超过时间就丢弃分组

• 协议：使用该IP的上层协议：TCP(6)，UDP(17)，ICMP(1)，IGMP(2)，OSPF(89)

分析这个分组，前面的部分是MAC帧的目的地址，源地址，还有类型（0x80），从蓝色高亮部分开始是IP分组。45表示IPv4，首部长度为5*4=20字节；06表示支持的高层协议为TCP，34c9之后的为IP目的地址和源地址..

分片

数据报可以穿越不同的网络。路由器将一个以太网连接到一个广域网，那么它接收到的以太网格式的帧，而发送出去的是广域网格式的帧。

• 原因：不同的底层都有自己的帧格式，有不同的数据字段最大长度（MTU），比如以太网MTU为1500字节，FDDI为4352字节，PPP为296字节；IP的最大长度为65535字节，当要封装成帧时必须根据要转发的具体物理网络进行分片（fragmentation），每个分片都要包含HEADER部分。

• 如何分片，涉及标识，标志，分片偏移。
  标识用来表示一个IP数据报，在目的地进行重组，标识是一个IP数据报的唯一身份。
  标志是用来表示该分片是否为最后一个分片。
  分组偏移以8字节为单位计算。
  分片实例

  
  

IP完整流程解释