网络层之IP数据报格式、数据报分片、IPv4、子网划分和子网掩码

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前言

IP数据报格式

最大传送单元MTU
链路层数据帧可封装数据的上限。以太网的MTU是1500字节。

分类的IP地址的弱点:

• 1.IP地址空间的利用率有时很低。
• 2.两级IP地址不够灵活。

一、IP数据报格式

• 1Byte=8bit
• 版本：IPv4/IPv6
• 首部长度:单位是4B，最小为5。
• 区分服务:指示期望获得哪种类型的服务。
• 总长度:首部+数据，单位是1B
• 标识:同一数据报的分片使用同一标识。
• 标志:只有2位有意义x_ _
  • 中间位DF (Don’t Fragment) :
    • DF=1，禁止分片
    • DF=0，允许分片
  • 最低位MF (More Fragment) :
    • MF=1，后面“还有分片”
    • MF=0，代表最后一片/没分片
• 片偏移:指出较长分组分片后，某片在原分组中的相对位置。以8B位单位。(除了最后一个分片，每个分片长度一定是8B的整数倍。)
• 生存时间（TTL) :IP分组的保质期。经过一个路由器-1，变成0则丢弃。
• 协议:数据部分的协议。
  
• 首部检验和:只检验首部。
• 源IP地址和目的IP地址:32位。
• 可选字段:0~40B ,用来支持排错、测量以及安全等措施。
• 填充:，全0，把首部补成4B的整数倍。(当前面都配置好后没有达到4B的整数倍，那么就补充0)

二、分片例题

三、IPv4地址

IP地址:全世界唯一的32位/4字节标识符，标识路由器主机的接口。

IP地址::={<网络号>,<主机号>}

1、分类的IP地址

2、特殊IP地址

3、私有IP地址（本地IP地址）

路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发。

要想让私有IP地址进行联网，那么就需要网络地址转换NAT。

网络地址转换NAT(Network Address Translation):在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。

四、子网掩码

常用的数据

例题1：
已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0，求网络地址。如果子网掩码是255.255.224.0，求网络地址。

解答：
子网掩码为255.255.192.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与（同1为1，遇0为0）
141.14.72.24与255.255.192.0相与时前两位与255想与不变，还是141.14
而72与192相与就是：
01001000
11000000
—————
01000000
所以，第三位是64，第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

子网掩码为255.255.224.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与（同1为1，遇0为0）
141.14.72.24与255.255.224.0相与时前两位与255想与不变，还是141.14
而72与224相与就是：
01001000
11100000
—————
01000000
所以，第三位是64，第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

例题2：
某主机的IP地址为180.80.77.55，子网掩码为255.255.252.0。若该主机向其所在子网发送广播分组，则目的地址可以是(D) .
A.180.80.76.0
B.180.80.76.255
C.180.80.77.255
D.180.80.79.255

解答：
该主机向其所在子网发送广播分组，广播分组的特点就是主机号全为1。
此时就解析子网掩码，通过子网掩码判断子网号的位数和主机号的位数：
255.255.252.0中的252拆分为11111100，所以前22位是子网号，后10位是主机号。判断出来后就拆分IP地址：180.80.77.55，前两个B不用去管，拆分第三个B：77=>01001101，将前六位分出是010011，如果想要实现广播分组，那么主机号就要全为1，所以将后面的十位全为1，第三个B就是01001111即79。
所以目的地址可以是180.80.79.255。

五、使用子网时分组的转发

路由表中:

• 1.目的网络地址
• 2.昌的网络子网掩码
• 3.下一跳地址

路由器转发分组的算法:

• 1.提取目的IP地址
• 2.是否直接交付
• 3.特定主机路由
• 4.检测路由表中有无路径
• 5.默认路由0.0.0.0
• 6.丢弃，报告转发分组出错

总结

以上就是网络层之IP数据报格式、数据报分片、IPv4、子网划分和子网掩码的相关知识点，希望对你有所帮助。
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