做论文常用网站,漳州 网站设计,建设工程施工合同网站,网站开发制作价格三、TCP/IP模型-网络层
1、IPV4报头
(1)IPV4报文格式 IP Packet(IP数据包)#xff0c;其包头主要内容如下∶
Version版本∶4 bit#xff0c;4∶表示为IPv4; 6∶表示为IPv6。
Header Length首部长度∶4 bit#xff0c;代表IP报头的长度(首部长度)#xff0c;如果不带Opt…三、TCP/IP模型-网络层
1、IPV4报头
(1)IPV4报文格式 IP Packet(IP数据包)其包头主要内容如下∶
Version版本∶4 bit4∶表示为IPv4; 6∶表示为IPv6。
Header Length首部长度∶4 bit代表IP报头的长度(首部长度)如果不带Option字段则为20最长为60。
DS Field:定义优先级
DSCP:区分服务 后期结合QOS使用的 [不在QOS场景下 字段无意义]
Type of Service∶8 bit服务类型。优先级越高越先处理。只有在有QoS差分服务要求时这个字段才起作用。
Total Length∶16 bit总长度整个IP数据包的长度(IP报头上层数据 [总长度-IP报头长度上层数据] )。
Identification∶ 16 bit标识分片重组时会用到该字段。
Flags∶ 3 bit标志位。
Fragment Offset∶12 bit片偏移分片重组时会用到该字段。
TTL(Time to Live)∶8 bit生存时间。
Protocol∶8 bit协议∶下一层协议。指出此数据包携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个进程处理。
常见值∶
1: ICMP, Internet Control Message; 2: IGMP, Internet Group Management;
6: TCP, Transmission Control Protocol; 17: UDP, User Datagram Protocol。
Header Checksum∶16 bit首部检验和。
Source IP Address∶32 bit源IP地址。
Destination IP Address∶32 bit目的IP地址。
Options∶可变选项字段。
Padding∶可变填充字段全填0。
(2)数据包分片
当数据包比链路MTU大时将报文分割成多个片段的过程叫做分片。
网络中转发的IP报文的长度可以不同但如果报文长度超过了数据链路所支持的最大长度则报文就需要分割成若干个较小的片段才能够在链路上传输。 Identification∶16 bit发送主机赋予的标识分片重组时会用到该字段。
Flags∶3 bit标志位(标识)
DFDont’t fragment不分片位[应用开发本身制定了]
DF0 代表该数据可以进行分片。保留段位∶0保留。
DF1 代表该数据不可以分片数据大于MTU 单DF1则无法分片数据丢弃。
不分段位∶1表示不能分片; 0表示能分片。
MF:更多分片
MF1表示后面还有分片;
MF0表示代表后方没有分片了接受者可以重组
Fragment Offset∶12 bit片偏移分片重组时会用到该字段。指出较长的分组在分片后
该片在原分组中的相对位置与更多段位组合帮助接收方组合分段的报文。
分片后子分片会保留和原始分片相同的IP报头。
分片后除原始分片之外其他的子分片都不会携带上层的协议报头[icmp-传输层][一般指最后一个]
(3)协议号(Protocol)
IP报文头中的协议号字段标识了将会继续处理该报文的协议。即指出此数据包携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上报给哪个进程处理。 目的端的网络层在接收并处理报文以后需要决定下一步对报文如何处理。IP报文头中的协议字段标识了将会继续处理报文的协议。
该字段可以标识网络层协议也可以标识上层协议
- ICMP(Internet Control Message Protocol因特网控制报文协议对应值0x01)1ICMP
- TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议对应值0x06) 6TCP
- UDP(User Datagram Protocol用户数据包协议对应值0x11) 17UDP
- OSPF (Open Shortest Path First,开放式最短路径优先对应值) 89OSPF
(4)生存时间(Time to Live , TTL)
TTL字段设置了数据包可以经过的路由器数目(三层设备)[自带防环手断]。
防止IP数据包在网络内无休止的传输一旦经过一个路由器(三层设备)TTL值就会减1当该字段值为0时数据包将被丢弃。
防环规定特定数值255、128、64[不同的厂商不一样] 当TTL减为1后数据会丢弃并且向源端发送一个TTL超时。
破环无法消除环路 --结合 工程师在配置时合理化的配置 利用TTL特性可以实现路由跟踪技术排错的重要方法之一!
Ping -i 或 Tracert:
Time to Live∶8 bit生存时间。可经过的最多路由数即数据包在网络中可通过的路由器数的最大值。
报文在网段间转发时如果网络设备上的路由规划不合理就可能会出现环路导致报文在网络中无限循环无法到达目的端。环路发生后所有发往这个目的地的报文都会被循环转发随着这种报文逐渐增多网络将会发生拥塞。
为避免环路导致的网络拥塞IP报文头中包含一个生存时间TTL(Time To Live)字段。报文每经过一台三层设备TTL值减1。初始TTL值由源端设备设置。当报文中的TTL 降为0时报文会被丢弃。同时丢弃报文的设备会根据报文头中的源IP地址向源端发送ICMP错误消息。(注意∶网络设备也可被配置为不向源端发送ICMP错误消息。)
Head checksum头部校验和 [E2FCS] [类似]
FCS:所有 Check-sum:校验IP报头的头部
2、IP地址
(1)IP地址介绍
IP地址在网络中用于标识一个节点(或者网络设备的接口)用于IP报文在网络中的寻址。
IP地址:全局定位的作用 [工作在每一个需要网络层的设备上]
MAC地址:工作在链路上[工作在数据链路层环境下实现在一个链路中定位某一个设备]
IP地址的作用是唯一标识网络中的一个节点可以通过IP地址进行不同网段的数据访问。 在IP网络上如果用户要将一台计算机连接到Internet上就需要申请一个IP地址。IP地址就像现实中的地址可以标识网络中的一个节点数据就是通过它来找到目的地的。即我们通过IP地址实现全球范围内的网络通信。
IP地址是网络设备接口的属性不是网络设备本身的属性。当我们说给某台设备分配一个IP地址时实质上是指给这台设备的某个接口分配一个IP地址。如果设备有多个接口通常每个接口都至少需要一个IP地址。
注∶需要使用IP地址的接口通常是路由器和计算机的接口。
(2)IP地址表示
一个IPv4地址有32位二进制组成。IPv4地址通常采用点分十进制表示。 点分十进制表示法IP地址表现形式能够帮助我们更好的使用和配置网络但通信设备在对IP地址进行计算时使用的是二进制的操作方式因此掌握十进制、二进制的转换运算非常有必要。
IPv4地址范围:00000000.00000000.00000000.00000000~11111111.11111111.11111111.1111111
即0.0.0.0~255.255.255.255。
进制即表述数据的方法。进制类型10进制、2进制、16进制
10进制即组成数据的基本单元包含了0-9。 主要是让人看的。
2进制即组成数据基本单元包含了0和1。 主要是让设备看的。
16进制即组成数据基本单元包含了0-9a,b,c,d,e,f。 通常是用在“抓包软件”中用于分析协议的数据包内容。
10进制的表示方法
1271*10^22*10^17*10^0
2进制的表示方法
101011101*2^70*2^61*2^50*2^41*2^31*2^21*2^10*2^0
3、IP地址计算
2进制转换为10进制
常见应用场景“IP地址”的识别和表示。
例如IP地址的表示格式为11000000.10101000.00000001.-192.168.1.1
2进制转换为10进制的核心精髓
牢记2^n的结果n0~7
1,2,4,8,16,32,64,12810进制转换为2进制
常见应用场景”IP地址”的识别、表示和判断。判断IP地址是否同网段。
例如判断PC1(192.168.1.1/24)和(192.168.1.130/24)是否为同一个网段
10进制转换为2进制的核心精髓
通过将10进制数除以2将最终的“余数”组合在一起变成8个2进制不足8位的用0补全。 计算机二进制 010101011 方便计算机处理 逻辑集成电路 通1 断0
十进制192.168.1.111 4组十进制数 点分十进制 共4组成
1组十进制8位二进制 4组4*832位每一组十进制数都可以用8个二进制数来表达。
如果某一位无法表达当前的数值时则触发进位进制进位时原来的位数要置为0。
位数每一个数在不同的位表达的含义不一致的自后向前表达自后是小值向前为大值。
规则二进制的0/1 在不同的位表达的含义不一致0永远代表不取值1则表达的信息要具体与不同位进行对应。
1111842115
1111116842131
111111323163
11111116463127
111111111286432168421255
255.255.255.255
最大所有可变的二进制位都置为1。
1111842115
1111116842131
111111323163
11111116463127
111111111286432168421255
最小所有可变的二进制位都置为0。
0000 00000 0.0.0.0
例∶172.16.10.1/16这个B类地址的网络地址、广播地址以及可用地址数分别是 网络地址∶将IP地址的主机位全设为0所得结果是该IP地址所在网络的网络地址。
广播地址∶将IP地址的主机位全设为1所得结果是该IP地址所在网络的广播地址。
IP地址数∶2n为主机位位数。
可用IP地址数∶2-2n为主机位位数。
179 划分10次方
1*10的3-1次方 1*100100
7*10的2-1次方 7*1070
9*10的1-1次方 9*19
100709179
179 十进抽划分二进制
179 128 51 32 19 16 2 1
10110011
二进制和 十进制转换
二进制用0和1单位是bit 十进制 128 64 32 16 8 4 2 1 二进制 10000000 1000000 100000 10000 1000 100 10 1
(1)累加法
311
6110
101010
121100
2010100
12810000000
19211000000
22411100000
calc-----计算器---查看 程序员型
(2)凑数法
将每一组用8位二进制数表达出来最终按照先后顺序依次进行排列得到最终的结果。
192.168.1.111
1100 0000. 1010 1000. 0000 0001. 0110 1111 192.168.1.111 //2进制 10进制
二进制转换成十进制
1015
110012
10019
1001018
128 64 32 16 8 4 2 1
311
7111
151111
3111111
63111111
1271111111
奇数最后一个bit 一定是1 7111 5101
偶数最后一个bit 一定是0 6110 121100
一个网段可用地址数量计算∶
一个网段的主机位为n位则P地址数为∶2可用IP地址数为∶2-2(减去网络地址0 -和广播地址)。
一个子网包含的可用的主机ip数量(一个网段有多少个ip 地址)
192.168.1.0 /24 2542^m-2 (m代表主机位的个数)
192.168.1 .xxxxxxxx 后8bit主机位192.168.6.0 255.255.248.0 /21
可用IP地址数量 2^11-22046
192.168.1.0 255.255.255.252 可用IP地址数量 2^2-22 192.168.1.000000 00 主机位全0 192.168.1.000000 01 192.168.1.000000 10 192.168.1.000000 11 主机位全1
注意主机位全0 或者全1 不能配置在任何PC或者路由器上面(即非法的主机ip)
主机位全0网络地址代表整个网段 子网
主机位全1广播地址 子网广播地址
例如192.168.1.128 255.255.255.128 /25 非法192.168.1.1 0000000
前25bit网络位 后面7bit主机位
例如192.168.1.255 255.255.255.0 非法
例如192.168.1.0 255.255.255.0 非法
例如192.168.1.0 255.255.128.0 合法 4、IP地址分类
IP地址分为有类和无类。
有类(主类)IP地址主要分为A、B、C类每种类型固定的掩码。
无类IP地址无论哪种类型的IP地址都没有固定掩码。 A类 1-126 例如8.200.1.1 默认掩码 255.0.0.0 1700W个
第一个8位组的第一位 一定取值0。 /8 255.0.0.0
00000000.xxxxxxx.…… 01111111.1111111……
最小0.0.0.0 最大127.255.255.255
B类 128-191 例如172.16.1.1 默认掩码 255.255.0.0 65536个
第一个8位组的前两位 一定取值10。 /16 255.255.0.0
10000000.xxxxxxx.…… 10111111.1111111……
最小128.0.0.0 最大191.255.255.255
C类 192-223 例如192.168.1.1 默认掩码 255.255.255.0 256个
第一个8位组的前三位 一定取值110。 /24 255.255.255.0
11000000.xxxxxxx.…… 11011111.1111111……
最小192.0.0.0 最大223.255.255.255
D类 224-239 例如224.5.5.5 组播地址
第一个8位组的前四位 一定取值1110。 //组播地址 //逻辑地址
11100000.xxxxxxx.…… 11101111.1111111……
最小224.0.0.0 最大239.255.255.255
E类 剩下 实验地址
第一个8位组的前四位 一定取值1111。 //军事 保留地址
11110000.xxxxxxx.…… 11111111.1111111……
最小240.0.0.0 最大255.255.255.255
注意A B C类地址属于单播地址可以配置在PC上面。D E类无法配置在PC上面。 为了方便IP地址的管理及组网IP地址分成五类∶
A、B、C、D、E类的类别字段分别是二进制数0、10、110、1110、1111通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类这是区分各类地址最简单的方法。
A、B、C三类地址是单播IP地址(除一些特殊地址外)只有这三类地址才能分配给主机接口使用。
D类地址属于组播IP地址。只能作为逻辑地址存在不能配置在设备接口上。
E类地址专门用于特殊的实验目的。
A、B、C类地址比较∶
1)使用A类地址的网络称为A类网络;使用B类地址的网络称为B类网络;使用C类地址的网络称为C类网络。
2)A类网络的网络号为8 bit个数很少但所允许的主机接口的个数很多;首位恒定为0地址空间为∶0.0.0.0~127.255.255.255。
3)B类网络的网络号为16 bit介于A类和C类网络之间;首两位恒定为10地址空间为∶128.0.0.0~191.255.255.255。
4)C类网络的网络号为24 bit个数很多但所允许的主机接口的个数就很少;首三位恒定为110地址空间为∶192.0.0.0~223.255.255.255。
注∶主机(Host)通常指路由器和计算机的统称。并且常把主机的某个接口的IP地址简称为主机IP地址。
组播地址∶组播能实现一对多传递消息。
我们通常把一个网络号所定义的网络范围称为一个网段 网络地址网络号为X主机号的每个比特都为0。不能分配给具体的主机接口使用。
广播地址网络号为X主机号的每个比特都为1。不能分配给具体的主机接口使用。
可用地址又称主机地址可用分配给具体的主机接口使用。
一个网段可用地址数量计算:一个网段的主机位为n位,则IP地址数为:2,可用IP地址数为:2-2 (减去网络地址和广播地址)。 5、私网地址和公网地址
(1)私网IP地址
私网IP地址任何人都可以使用的地址一般用于局域网(内网)私网地址无法在公网上(运营商)被路由(传输)。
实际上一些网络不需要连接到Internet比如一个大学的封闭实验室内的网络只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况称为私网IP地址。
例如192.168.1.3 7.7.7.7 202.1.1.1------7.7.7.7
私有地址范围
A类 10.0.0.0 /8 10.0 0.0~10.255.255.255
B类 172.16.0.0 /12 172.16 0.0~172.31.255.255
C类 192.168.0.0 /16 192.168.0.0~192.168.255.255
(2)公网IP地址
公网IP地址IP地址是由IANA统一分配的以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性,这里的IP地址是指公网IP地址。全球独一无二 ,可以在公网上被路由。 为了解决IP地址短缺的问题提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址这些地址只能用于某个内部网络不能用于公共网络。
公网IP地址∶连接到Internet的网络设备必须具有由ICANN分配的公网IP地址。
私网IP地址∶私网IP地址的使用使得网络可以得到更为自由地扩展因为同一个私网IP地址是可以在不同的私有网络中重复使用的。
私有网络连接到Internet∶私有网络由于使用了私网IP地址是不允许连接到Internet的。后来在实际需求的驱动下许多私有网络也希望能够连接到Internet上从而实现私网与Internet之间的通信以及通过Internet实现私网与私网之间的通信。私网与Internet的互联必须使用网络地址转换(NAT)技术实现。
注∶NAT(Network Address Translation)网络地址转换其基本作用是实现私网IP地址与公网IP地址之间的转换。
IANA(Internet Assigned Numbers Authority)因特网地址分配组织。
(3)特殊IP地址
(A)127.0.0.0 ~ 127.255.255.255 本地环回,代表自己用于设备内部的协议栈测试使用。
IP协议规定如果数据的目的IP地址为127该网络则无法发送出本设备的接口。
IP地址空间中有一些特殊的IP地址这些IP地址有特殊的含义和作用举例如下。 255.255.255 这个地址称为有限广播地址它可以作为一个IP报文的目的IP地址使用。
路由器接收到目的IP地址为有限广播地址的IP报文后会停止对该IP报文的转发。
(B)0.0.0.0 //不可用 0.0.0.0--0.255.255.255
(1)如果把这个地址作为网络地址它的意思就是任何网络的网络地址;
(2)如果把这个地址作为主机接口地址它的意思就是这个网络上主机接口的IP地址。
0.0.0.0的作用
1.未指定的地址
2.路由层面全网所有的地址
例如∶当一个主机接口在启动过程中尚未获得自己的IP地址时就可以向网络发送目的IP地址为有限广播地址、源IP地址为0.0.0.0的DHCP请求报文希望DHCP服务器在收到自己的请求后能够给自己分配一个可用的IP地址。
127.0.0.0/8 这个地址为环回地址它可以作为一个IP报文的目的IP地址使用。其作用是测试设备自身的软件系统。
一个设备产生的目的IP地址为环回地址的IP报文是不可能离开这个设备本身的。
169.254.0.0/16 如果一个网络设备获取IP地址的方式被设置成了自动获取方式但是该设备在网络上又没有找到可用的DHCP服务器那么该设备就会使用169.254.0.0/16网段的某个地址来进行临时通信。
注∶ DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)动态主机配置协议用于动态分配网络配置参数如IP地址。
广播分为
全向广播 255.255.255.255 针对发送者而言
定向广播
0.0.0.0所有 代表任何网段255.255.255.255 广播169.254.x.x 没获取到地址特殊mac地址
全F 的MAC地址 广播MAC
01-00-5e-xx-xx-xx 组播mac
6、IP地址构成
结构上分为网络位和主机位两部分∶
网络位代表IP地址所属的网段。网络位一致的ip地址和掩码的组合称为同一个网段。
主机位代表网段上的某个节点。由子网掩码决定分界点。
相同网段前面的网络位相同 例如192.168.1.1 255.255.255.0 /24
11000000.10101000.00000001. 00000001 前24个bit 是网络位后8个bit是主机位。
IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的我们把网络号相同的主机称之为本地网络。网络号不相同的主机称之为远程网络主机本地网络中的主机可以直接相互通信远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关(Gateway)来传递转发数据。
网络地址代表了本网段的所有地址出现在路由表。
广播地址: 用于本网络内所有的主机通信的。 整个华为数通学习笔记系列中本人是以网络视频与网络文章的方式自学的并按自己理解的方式总结了学习笔记某些笔记段落中可能有部分文字或图片与网络中有雷同并非抄袭。完处于学习态度觉得这段文字更通俗易懂融入了自己的学习笔记中。如有相关文字涉及到某个人的版权利益可以直接联系我我会把相关文字删除。【VXczlingyun 暗号CSDN】
