【计算机网络】网络层IP包头与路由原理

一、IP包头

1、版本（4）

区分ipv4和ipv6

0100（ipv4包头）

0110（ipv6包头）

2、首部长度（4）

IP包头的长度是可变的，20-60字节，一般为20字节

首部长度存储ip包头的长度，最常见的是：0101（20字节）

3、优先级与服务类型（8）

前三个比特代表优先级，中间四个比特代表服务类型，最后一个未被启用

服务类型：低延迟、高通道服务类型

QOS，TOS

4、总长度（16）

表明整个IP包（三四五层）的总长度

5、标识符（16）

标识同一个报文的所有分片

发送端随机生成

用于区分不同分片，接收方据此将收到的IP分片先进行分类

6、标志（3）

1）第一个比特

永远为0（未被启用）

2）第二个比特

若为0，则表明进行了分片

若为1，则表明未进行分片

3）第三个比特

表明本分片是否为最后一个分片

1：本分片不是最后一个分片

0：最后一个分片

7、段偏移量（13）

段偏移量：决定IP分片的先后顺序

防火墙拦截IP分片：即防火墙只让标志位的010通过，则此时，不再在网络层分片，将分片任务交给应用层，应用层将其分成1480的分片

8、TTL（8）

TTL（time to life）：防止一个数据包在网络上永久的循环下去

TTL由8个比特组成（0-255），这个数字表示路由器个数，每经过一个路由器TTL值减一

通过TTL初始值可以大概判断对方是什么主机：一般100以上为Windows主机，100以下为Linux主机

9、协议号（8）

6：通向TCP协议

17：通向UDP协议

1：通向同层的ICMP协议

10、首部校验和（16）

校验三层的IP包头

11、原ip（32）

12、目标ip（32）

13、可选项目

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二、路由原理

1、路由概述

路由：跨越从源主机到目标主机的一个互联网来转发数据包的过程

路由表：是转发的唯一依据，存储目标ip对应的下一调ip，一般不会自动学习，需要人为配上去

一种是自动写的（用C表示），一种是人为配的（用S表示）

直连路由条目，连接在同一路由器上的设备，只写IP和端口就好

静态路由：没有连接在同一路由器上的设备，路由表中手动配置的条目

默认路由：没有配置到的ip会用默认路由的下一跳ip，边缘路由器适合配默认路由

浮动路由：做备份路径，提高稳定性

路由优先级：与管理距离值有关，也叫A值

每一种路由类型都有自己默认固定的管理距离值

C的直连路由类型的默认管理距离值为0

S的默认管理距离值为1

S*的默认管理距离值为无穷大

在一个路由表中，路由条目的优先级与管理距离值成反比，值越小路由条目的优先级越高

2、路由原理

1）一个帧到到达路由，路由器首先检查目标MAC地址是否自己，如果不是自己则丢弃，如果是则解封装，并将IP包送到路由器内部

2）路由器检查IP包头中的目标IP，并匹配路由表，如果匹配失败，则丢弃，并向源IP回馈错误信息，如果匹配成功，则将IP包路由到出接口

3）封装帧，首先将出接口的MAC地址作为源MAC地址封装好，然后检查ARP缓存表，检查是否有下一跳的MAC地址，如有，将提取其并作为目标MAC地址封装到帧中，如没有，则发送ARP广播请求下一跳的MAC地址，并获取对方的MAC地址，再记录缓存，并封装帧，最后将帧发送出去