2023年7月31日发(作者：)

第六章⽹络层协议6.1 ⽹络层⾸部IP数据包⾸部的格式能够说明IP协议都具有什么功能IP数据包由⾸部和数据两部分组成。⾸部的前⼀部分是固定长度，共20个字节，是所有IP数据包必须有的。在⾸部的固定部分的后⾯是⼀些可选字段，其长度可变⽹络层⾸部固定部分的各个字段：1、版本：占4位，指IP协议的版本。IP协议⽬前有IPV4和IPV6两个版本，通信双⽅使⽤的IP协议版本必须⼀致2、⾸部长度：占4位，可表⽰的最⼤⼗进制数值为15。该字段所表⽰的单位是32位⼆进制数（4个字节），因此，当IP的⾸部长度为1111时，⾸部长度就达到60字节3、区分服务：QoS，占8位，指⽰期望获得哪种类型的服务4、总长度：指IP⾸部和数据之和的长度，也就是数据包的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据包的最⼤长度为2^16-1=65535字节5、标识：占16位。该标识并不是序号，因为IP是⽆连接服务，数据包不存在按序接收的问题。当数据包的长度超过⽹络的MTU⽽必须分⽚时，同⼀个数据包被分成多个⽚，这些⽚的标识都⼀样，也就是数据包这个标识字段的值就被复制到所有的数据包分⽚的标识字段中。相同标识字段的值使分⽚后的各数据包⽚最后能正确的重装为原来的数据包6、标志：占3位。标志字段中的最低位记为MF，当MF=1时标识后⾯还有分⽚的数据包，MF=0表⽰这是若⼲个数据包⽚中的最后⼀个。标志字段中间的⼀位记为DF，意思是“不能分⽚”，只有当DF=0时才允许分⽚7、⽚偏移：占13位。指出当较长的分组分⽚后，某⽚在原分组中的相对位置。即相对于⽤户数据字段的起点，该⽚从何处开始。⽚偏移以8个字节为偏移单位，即每个分⽚的长度⼀定是8字节的整数倍⽚偏移举例8、⽣存时间：TTL，表明数据包在⽹络中的寿命。每经过⼀次路由器，TTL的值减⼀9、协议：占8位，指出次数据包携带的数据是使⽤何种协议10、⾸部检验和：占16位，该字段只检验数据包的⾸部，不包括数据部分。数据包每经过⼀个路由器，路由器都要重新计算⼀下⾸部检验和（⼀些字段如⽣存时间、标志、⽚偏移等可能发⽣变化）6.2 ICMP协议ICMP协议：控制报⽂协议，TCP/IP协议栈中的⽹络层的⼀个协议，⽤于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指⽹络通不通、主机是否可达、路由是否可⽤等⽹络本⾝的消息ICMP报⽂是在IP数据包内部被传输的，它封装在IP数据包中。ICMP报⽂通常被IP层或更⾼层协议使⽤。⼀些ICMP报⽂把差错报⽂返回给⽤户进程ICMP报⽂分为：1、ICMP请求报⽂2、ICMP响应报⽂，这两种⽤的最多3、ICMP差错报告报⽂ICMP报⽂类型和代码ICMP报⽂格式ICMP报⽂的前四个字节时统⼀的格式，共有三个字段：类型、代码、校验和接着四个字节的内容与ICMP的类型有关6.3 ARP协议ARP协议⽤于以太⽹中，将本⽹段计算机的IP地址解析成MAC地址（IP地址到ARP地址的映射）ARP协议⼯作在⽹络层点到点链路使⽤PPP协议，不需要ARP协议⼯作原理：主机A欲向本局域⽹上的某台主机B发送IP数据包时，先在其ARP⾼速缓存中查看有⽆主机B的IP地址。若有，就可以查出其对应的硬件地址写⼊MAC帧，然后通过局域⽹将该MAC发往此硬件地址。如果没有，则就通过使⽤⽬的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧封装并⼴播ARP请求分组，使同⼀个局域⽹内的所有主机收到ARP请求。主机B收到该ARP请求后，向主机A发出响应ARP分组，分组中包含主机B的IP与MAC地址的映射关系，主机A在收到后将此映射写⼊ARP缓存，然后按查询到的硬件地址发送MAC帧若要找的主机和源主机不在同⼀个局域⽹上，那么就要通过ARP找到⼀个位于本局域⽹内的某个路由器的硬件地址，然后将分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下⼀个⽹络ARP在解析MAC地址时不做验证，因⽽可能由ARP造成⽹络欺骗6.4 IGMP协议组播：当⽹络中的某些⽤户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送⼀次数据，借助组播路由协议为组播数据包建⽴组播分发树，被传递的数据到达距离⽤户端尽可能进的节点后才开始复制和分发组播IP地址IP地址中的D类地址是组播地址，D类IP地址的前四位是1110，因此D类地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255。我们就⽤每⼀个D类地址标志⼀个多播组组播地址只能⽤于⽬的地址，⽽不能⽤于源地址⼀台主机可以拥有多个组播地址⽬标地址是组播地址的数据包到达以太⽹，就要⽤组播MAC地址进⾏封装，组播MAC地址使⽤组播IP地址构造不同的组播IP地址可能构造出相同的组播MAC地址组播管理协议IGMPIGMP实现如下双向的功能：1、主机通过IGMP通知路由器希望接收或离开某个特定组播组的信息2、路由器通过IGMP周期性地查询局域⽹内的组播组成员是否处于活动状态，实现所连⽹段组成员关系的收集与维护