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0x08000x08060x80350x809B0x8137-0x8138Appletalk Novell SNMP 协议IP ARP ReverseARP•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FF 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)5552001第4个IP 段37012001第3个IP 段18512001第2个IP 段012001第1个IP 段02001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）0001010100000011168192000011011000000017611111111111111111000000001111111100010101000000110000000010000000×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:192.168.1.2550001010100000011168192000011011000000017611111111111111111000000111111111100010101000000110000000110000000×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 128.1.0.0255.255.0.0direct30.0.0.040.0.0.0128.1.0.0Internet30.0.0.740.0.0.740.0.0.8128.1.0.8128.1.0.9。