第二章IP 协议湖南公安高等专科学校
封装解
封
装
应用层报头数据分组应用层
传输层报头传输层数据传输层IP 报头IP数据互联网层帧头帧数据网络接口层
原始数据
帧尾
一、以太网的主要标准
以太网IEEE标准时间速率Mb/s拓扑结构线缆长(m)介质
10Base-5802.31983年10总线型50050Ω粗同轴电缆10Base-2802.3a1985年10总线型18550Ω细同轴电缆10Base-T802.3i1990年10星型1003类双绞线10Base-F802.3j1993年10星型2000多模光纤100Base-T802.3u1995年100星型1005类双绞线1000Base-X802.3z1998年1000星型500光纤1000Base-T802.3ab1999年1000星型100超5类双绞线?以太网是广播网络，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）访问方法。
二、以太帧结构(EV2 封包)
前导同步目的MAC地址源MAC地址类型数据循环冗余校验
7Byte1Byte6Byte6Byte 2Byte 可变长4Byte
?前导、同步：每帧以7字节前导开始，内容均为01010101，
使接收与发送同步，随后是11010101的同步
字节，标志着帧本身开始
?目的MAC地址:前3个byte为厂商代号，后3个byte为流水号,
值为0xFFFFFFFFFFFF为广播地址，所有接收端
都必须处理此封包。
?源MAC地址:必须是某特定的MAC地址，不能是广播地址
二、以太帧结构(EV2 封包)
前导同步目的MAC地址源MAC地址类型数据循环冗余校验7Byte1Byte6Byte6Byte 2Byte 可变长4Byte
?类型：指明数据上层协议类型(大于1500,最小代码1536)
0x814C 类型0x08000x08060x80350x809B0x8137-
0x8138
Appletalk Novell SNMP 协议IP ARP Reverse
ARP
?数据：46～1500字节
二、以太帧结构(IEEE802.3 封包)
前导同步目的MAC地址源MAC地址长度数据循环冗余校验
7Byte1Byte6Byte6Byte 2Byte 可变长4Byte
?前导、同步：每帧以7字节前导开始，内容均为10101010，
使接收与发送同步，随后是10101011的同步
字节，标志着帧本身开始
?数据：46～1500字节
?长度：指明数据长度(小于1500)
前导、同步的作用:该字段的曼彻斯特编码会产生
10MHz,持续6.5μs的方波
三、IP协议概述
●IP协议就是把数据报从源传送到目的地，对数据大小
的重新组装，不保证传送的可靠性、流控制、包顺序等服务
●IP协议基本功能：寻址和分段
●IP协议使用4个关键技术提供服务：服务类型、生存时
间、选项、报头检验码
●IP协议向上与主机协议接口，向下与本地网络接口
四、IP 数据报格式（1）
}
报头区
+ 填充
IP 地址IP 地址F
F 0 4 8 16 19 31
}
数据区
四、IP数据报格式（2）
?报头长度4bit：以4字节为基本单位。例：若报头长度的值为0101，其对应十进制数为5，则IP表头长为20字节
?服务类型8bit：包含六个参数。路由器可根据这些参数，决定如何处理IP封包
?总长度16bit：IP封包总长度，单位为Byte。IP封包最大为1500字节
?标识码16bit：IP封包的标识码。顺序增1
?封包分割标志3bit：共3个参数，第1位保留；第2位DF参数，DF=1表示不允许分割；DF=0表示允许分割；第3位MF参数，MF=1表示非最后一个IP分片，MF=0表示原始IP封包经分割后，所产生的最后一个IP分片。若IP包未经分割，则MF固定为0
四、IP数据报格式（3）
?生存时间8bit：每经一个路由器，其值减1
?协议8bit：记录上层所用协议。
1：ICMP 2：IGMP 6：TCP ……?头部校验和16bit：只对IP报头进行检查
?发送端地址32bit：源端IP地址
?目的地址32bit：目的IP地址
?选项+ 填充(长度不定)：提供IP封包扩展功能，所有额外功能都记录在选项字段中，长度不固定，选项与填充的长度和是4字节的倍数。填充一律填入0。
五、IP的封装与重组（1）
●封装IP数据报：
把一个IP数据报封装进一个帧的数据区中，并在帧头类型中说明数据是IP协议，硬件不会检测或改变帧数据区内容。
●数据包的传输：
在数据包由源IP传送到目的IP的过程中，数据包每经过一个网关将会更换一次帧头，并丢弃多余的帧头
五、IP的封装与重组（2）
MTU、数据报分段：
每一种硬件设备都规定了一个帧所能携带的最大数据量，即MTU（最大传输单元）
当数据包的大小（长度）超过硬件设备的MTU 值时，就必须对数据包中的数据报分段
IP头原始数据
IP头数据1IP头数据2IP头数据3
五、IP的封装与重组（3）
数据报重组：
互联网协议采用不透明分段，允许分段数据报可以通过不同路径到达目的主机，目的主机可以根
据数据报的“标识”、“MF”和“分段偏移量”来重组数
据报。
如果不是某一数据报的全部分段都到达了目的主机，则无法重组数据报，如果超过规定时间则丢
弃已经到达的分段。
五、IP 的封装与重组（4）
例：设原始IP 封包长度为4520字节，IP 报头的长度为20字节，数据长度为4500字节。若需经以太网传送，则需如何分割？每个IP 分片的标识、MF 、分段偏移量如何设定？（每个IP 段的最大长度为1500字节)
555
2001
第4个IP 段
37012001第3个IP 段18512001第2个IP 段012001第1个IP 段0
2001
原始IP 封包分段偏移量
MF
标识IP 封包
六、IP地址与编码
●A类地址：1.0.0.0~126.0.0.0，第1位为0
●B类地址：128.1.0.0~191.254.0.0，前2位为10
●C类地址：192.0.1.0~223.255.254.0，前3位为110
●D类地址：224.0.0.0~239.255.255.254，前4位为1110●E类地址：240.0.0.0~255.255.255.255，前4位为1111●子网掩码：类似IP地址，由32个二进制位组成，通过与
对应IP地址按位逻辑与操作，即可确定该子网的“网络地址”、“广播地址”、“主机地址范围”
八、无类别域间路由（1）
用来将大型网络分割成大小不一的小型网络
例：现有一C类地址：192.168.1.0 255.255.255.0（24）其网络地址：192.168.1.0
主机IP范围：192.168.1.1~192.168.1.254
广播地址：192.168.1.255
要建立四个局域网，每网络主机数不超过60台，应该怎么划分？答：子网掩码应该借2位主机位作为网络位，这样就可以划分成4个网络。
网络地址主机IP范围子网掩码广播地址
网络1192.168.1.0192.168.1.1~192.168.1.62255.255.255.192192.168.1.63
网络2192.168.1.64192.168.1.65~192.168.1.126255.255.255.192192.168.1.127
网络3192.168.1.128192.168.1.129~192.168.1.190255.255.255.192192.168.1.191
网络4192.168.1.192192.168.1.193~192.168.1.254255.255.255.192192.168.1.255
八、无类别域间路由（2）
00010101000000111681920000110110000000176
111111111111111110
00000001111111100010101000000110
000000010000000×子网掩码:255.255.255.0网络地址:192.168.1.0
广播地址:0+28-1=255 即:192.168.1.255
00010101000000111681920000110110000000176
111111111111111110
00000111111111100010101000000110
000000110000000×子网掩码:255.255.255.192网络地址:192.168.1.128
广播地址:128+26-1=191即:192.168.1.191
九、IP路由表、路由算法（1）
●路由：
从源主机到目标主机的数据包的转发过程
●路由表：
存在于路由器中，指定了到达一个目的网络所要经过的下一跳
●路由选择：
根据目的IP地址查路由表，判断目的IP是否属于已知网络，是，则按下一跳地址转发，否，则按缺省路由转发
九、IP 路由表、路由算法（2） 路由表基本内容：
由目的地址、屏蔽码、下一跳地址等构成
目的地址屏蔽码下一跳地址
0.0.0.00.0.0.0128.1.0.930.0.0.0255.0.0.040.0.0.740.0.0.0255.0.0.0direct 128.1.0.0
255.255.0.0
direct
30.0.0.0
40.0.0.0128.1.0.0
Internet
30.0.0.7
40.0.0.7
40.0.0.8
128.1.0.8
128.1.0.9