源主机
网络1
R1
网络4
R3
网络2
R2
网络3
目标主机
IP数据报 帧头1 IP数据报
IP数据报 帧头2 IP数据报
IP数据报 帧头3 IP数据报
IP数据报
无连接数据报传递服务(续)
IP只要求物理网络提供最基本的功能：传输包。 IP数据报的传递是互相独立的； (OSI 模型中X.25
是有连接的，后来才增加无连接服务。) 收到数据报时不发确认；对IP数据报的损坏、丢 失、错序、重复 听之任之。 确定数据报的路由。 数据报的分段和重组。 尽力而为(best effort)，不保证可靠。
第五章 TCP/IP协议
互联网的基本概念 —IP层在TCP/IP协议栈中的位置
应用层协议
传输层协议
ARP
IP
ICMP
网卡驱动程序
IPv4 和 IP 数据报
无连接数据报传递服务 IP 数据报格式 IP 数据报的分段和重组 IP 数据报的路由和转发 IP 数据报差错报告
无连接数据报传递服务
IP数据报格式
0
16
31
版本 报头长 服务类型
总长度
标识 生存时间TTL 协议号
DM
分段位移
FF
报头校验和
源 IP地址
目标 IP地址
可选项＋填充
数据
IP数据报格式(续)
绝大多数IP数据报包含20字节的报头： 版本(4位)：IP协议版本，当前为4。 报头长(4位)：本数据报头的字数，每字4字节，
目标不可达
• 回答请求/回答响应
数据报超时
(ping 用它测主机可达性)
数据报参数问题 • 时间戳/时间戳响应
报源减速
• 地址屏蔽码请求/响应
重定向
路由协议
路由器的核心是网络层，包括 IP、ICMP、 ARP，还有一个或多个路由协议。由于路 由协议需要传输层协议支持，实际路由器 还包括高层模块，还有网管模块。
IP数据报的路由和转发(续)
202.112.58.1
R1
网2：202.112.58.0
50.0.0.1
202.112.58.2
202.112.58.3 R3
网1：50.0.0.0
R2
网3：166.111.0.0
128.1.0.2
166.111.0.1
网4：128.1.0.0
IP数据报的路由和转发(续) —路由器R3的路由表
外部路由协议或外部网关协议EGP —不同自治系 统的路由器交换路由信息的协议：BGP(Border
Gateway Protocol)
谓自治系统是由单一机构管理、操作下的 路由器连接的互联网。
路由协议分类
Internet的路由协议分两类：
内部路由协议或内部网关协议IGP—自治系统内
部路由器交换路由信息的协议：
RIP
(Routing Information Protocol)，DV类。 IS-IS，
OSPF(Open Shortest Path First)，LS类。
DF(Don’t Fragment)(1位)：DF=1禁止本报分段。 MF(More Fragment)(1位)：MF=1表示后面还有
本报的分段， MF=0表示是最后一个分段。 分段位移：分段位移×8指出本分段在原数据报中
从第几字节开始。除最后一段外，其余分段的长 度是8字节的倍数。 这些字段是与分段和重组有关的。
由目标主机的IP层对分段报进行一次重组， IP不区分经一次或多次分段的报。
IP数据报的路由和转发
主机和路由器如何为IP数据报确定路径： 源主机和目标主机位于同一物理网络：数据报在
物理网络内传递。比如以太网，源主机将目标主 机IP地址转换成物理地址, 把数据报封装在以太网 帧中直接发送。 源主机和目标主机位于不同物理网络：数据报经 路由器转发。路由器通过路由表决定数据报的下 一站。 源主机如何确定该发往哪个路由器？ 主机也有一张路由表，并配置默认网关。
路由器功能和路由协议分类 内部路由协议OSPFv2 外部路由协议BGP-4 无类别域间路由CIDR
路由器功能
互联网中路由器的传统功能： 交换路由信息：与其它路由器交换网络拓
扑和网段时延等信息； 执行路由算法：基于路由信息计算、更新
路由表，为数据报决定路由。 Internet是由许多自治系统 AS互联而成，所
目标网络
屏蔽码
下一站 IP 地址
50.0.0.0
255.0.0.0
128.1.0.0 255.255.0.0
166.111.0.0 255.255.0.0
202.112.58.0 255.255.255.0
*
202.112.58.1 202.112.58.2
直接传递 直接传递 166.111.0.1
ห้องสมุดไป่ตู้
* 项是默认路由项，或叫默认网关(default gateway)
IP数据报差错报告
互联网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 就是 IP 数据报差错报告机制， ICMP 报文封装在 IP 数据报中发送。
ICMP差错报文：
ICMP信息报文：
源IP地址(32位)：数据报源主机的IP地址。 目标IP地址(32位)：数据报目标主机的IP地址。
IP数据报的分段和重组
物理网络一般限制通过包的最大长度，如 以太网允许最大帧长1518字节。若物理网 络允许的包长小于IP数据报长，路由器的IP 层要将该报分段成多个IP报转发。
分段后的数据报在被发送过程中还可以再 分段。
IP数据报格式(续)
生存时间TTL：指明数据报在互联网上逗留的最 大时间。标准按秒计，实际上按跳数计。数据报 每经过一个路由器，TTL减1，当TTL＝0 时数据 报被丢弃。防止无法投递的报无限传递。
协议号(8位)：指明上一层协议，6表示上层是 TCP，17表示上层是UDP。
报头校验和(16位)：通过路由器时TTL减1，校验 和要重新计算。IPv6无校验和，...
范围是5～15，5即20字节，15即60字节，所以选 项最多占40字节 服务类型(8位)(type of service)：本数据报的服务 质量参数，当前未实现，设置为0。 总长度(16位)：数据报最大长度为65535字节。
IP数据报格式(续)
标识(16位)：数据报编号，当路由器将本数据报 分段时，此标识拷贝到每个段的IP报头。在分段 重组时它用来确定该分段属于哪个数据报。