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[6] IPv4协议

飞鸽FlyGo
2022-09-12 / 0 评论 / 0 点赞 / 4,928 阅读 / 783 字 / 正在检测是否收录...

一、IP协议的基本概念

1、基本概念

IP协议(Internet Protocol):网络层协议

  • 传输层协议
  • 网络层协议
  • 链路层协议

2、IP协议可能遇到的问题

  • 封包损坏
  • 丢包
  • 重发
  • 乱序

3、网络层需要解决的3个问题

  • 延迟
  • 吞吐量
  • 丢包率

4、IP协议的架构

IP协议目前主要有两种架构,IPv4和IPv6,IPv4是目前应用最广泛的互联网协议

二、IP协议的工作原理

  • 分片(Fragmentation)
  • 增加协议头(IP Header)
  • 延迟、吞吐量、丢包率
  • 寻址(Addressing)
  • 路由(Routing)

1、分片

  • 把数据切分成片
  • 适配底层传输网络

2、增加协议头

  • Type Of Service:服务的类型,是为了响应不同的用户诉求,用来选择延迟、吞吐量和丢包率之间的关系
  • IHL(Internet Header Length):IP协议头的大小
  • Total Length:报文(封包datagram)的长度
  • Identification:报文的ID,发送方分配,代表顺序
  • Fragment offset:描述是否要分包(拆分),和如何拆分。
  • Time To Live:分包存活的时间
  • Protocol:描述上层的协议,比如TCP=6,UDP=17
  • Options:可选项
  • Checksum:校验封包的正确性
![](https://flygo-oss.flygo520.com/image/202209122316971.png)

3、延迟、吞吐量、丢包率

三个条件无法同时满足

  • 延迟:1bit的数据从网络的1个在终端传送到另一个终端需要的时间
  • 吞吐量:单位时间内可以传输的平均数据量
  • 丢包率:发送出去的封包没有到达目的地的比例

4、Type of Service字段

  • 低延时
  • 高吞吐量
  • 低丢包率
  • 低成本

5、寻址

  • 寻址:给一个地址,然后找到这个东西
  • IPv4地址(32位):逐级寻址

6、寻址过程

逐级找到网络,最后定义设备

7、寻址步骤

7.1、找到顶层网络

103.16.3.1 最顶层的网络号和255.0.0.0(子网掩码)做位与运算得到
103.16.3.1 & 255.0.0.0 = 103.0.0.0

7.2、找到下层网络

用IP地址和下一级的子网掩码做位与:
103.16.3.1 & 255.255.0.0 = 103.16.0.0

7.3、找到再下一级网络

使用255.255.255.0子网掩码知道下一级网络:
103.16.3.1 & 255.255.255.0 = 103.16.3.0

7.4、定位设备

在设备就在子网103.16.3.0中;最终找到的设备号是1
子网掩码不一定都是255

8、路由

  • 若寻找的IP地址不在局域网中,需要路由找到去往对应网络的路径
  • IP地址和子网掩码位与的过程由路由算法实现的

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