IP协议及以太网协议

文章目录

IP协议
- IP协议在网络体系中的位置
- IP协议的核心功能
- IP网络的透明性
- [IP 数据报首部格式](#IP 数据报首部格式)
- IP数据报分片
- - [IP 数据报首部中与分片有关的字段中的数值](#IP 数据报首部中与分片有关的字段中的数值)
以太网协议
- 以太网协议在网络体系中的位置
- 数据链路层的地位
- 数据链路层信道类型
- [以太网 V2 的 MAC 帧格式](#以太网 V2 的 MAC 帧格式)
- 无效的MAC帧

IP协议

IP协议在网络体系中的位置

当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，看不见互连的各具体的网络异构细节
如果在这种覆盖全球的 IP 网的上层使用 TCP 协议，那么就是现在的互联网 (Internet)

IP协议的核心功能

异构网络互联：屏蔽底层网络差异，提供统一的网络层服务
无连接服务：不需要建立连接，每个数据报独立处理
尽力而为交付：不保证可靠性，可能丢失、重复、失序
路由选择：为数据报选择最佳传输路径
分组交换：数据分割为IP数据报独立传输

IP网络的透明性

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主机A（以太网） → 路由器 → 网络B（WiFi） → 路由器 → 主机C（蜂窝网络）
        │                            │                            │
  数据链路层帧                  IP数据报                    数据链路层帧
        │                            │                            │
  物理层比特流                 IP路由转发                   物理层比特流

IP层使上层应用感觉像是在一个统一的网络上通信

IP 数据报首部格式

版本：占 4 位，指 IP 协议的版本，目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)
首部长度：占 4 位，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)，因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节
区分服务：占 8 位，用来获得更好的服务，只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用，在一般的情况下都不使用这个字段
总长度：占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU
标识 (identification) ：占 16 位，它是一个计数器，用来产生 IP 数据报的标识
标志(flag) ：占 3 位，目前只有前两位有意义
- 标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF=1 表示后面还有分片，MF=0 表示最后一个分片
- 标志字段中间的一位是 DF (Don't Fragment) 。只有当 DF=0 时才允许分片
片偏移：占 13 位，较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置，片偏移以 8 个字节为偏移单位
生存时间：占 8 位，记为 TTL (Time To Live)，指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值
协议：占 8 位，指出此数据报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那个处理过程

协议名	ICMP	IGMP	IP	TCP	EGP	IGP	UDP	IPv6	ESP	AH	ICMP-IPv6	OSPF
协议字段值	1	2	4	6	8	9	17	41	50	51	58	89

IP数据报分片

IP 数据报首部中与分片有关的字段中的数值

	总长度	标识	MF	片偏移
原始数据报	3820	12345	0	0
数据报片1	1420	12345	1	0
数据报片2	1420	12345	1	175
数据报片3	1020	12345	0	350

以太网协议

以太网协议在网络体系中的位置

数据链路层的地位

数据链路层信道类型

点对点信道
广播信道
- 使用一对多的广播通信方式
- 必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送

以太网 V2 的 MAC 帧格式

无效的MAC帧

数据字段的长度与长度字段的值不一致
帧的长度不是整数个字节
用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错
数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间
有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间

对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃，以太网不负责重传丢弃的帧