ip报文格式详解(ip数据报文格式)

正确的IP地址格式：192.168.0.1；1、IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换机”。2、Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类~E类。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。实际上是32位二进制(01100100.00000100.00000101.00000110)。3、D类地址用于多点广播，D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中，多点广播地址用来一次寻址一组计算机，地址范围224.0.0.1-239.255.255.254。4、E类IP地址，以“1111”开始，为将来使用保留，E类地址保留，仅作实验和开发用。扩展资料1、按下键盘windows键+R键，输入cmd2、弹出命令框输入 ipconfig ，可以查询本机的 ip 地址，以及子网掩码、网关、物理地址（Mac 地址）、DNS 等详细情况。
现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如192.168.0.1。地址格式为：IP地址=网络地址＋主机地址 或 IP地址=网络地址＋子网地址＋主机地址。 IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。 A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。1. A类地址（１）A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。（２）A类地址范围：1.0.0.1—126.255.255.254（３）A类地址中的私有地址和保留地址：① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。范围（10.0.0.0-10.255.255.255）② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。2. B类地址（１） B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。（２） B类地址范围：128.0.0.1—191.255.255.254。（３） B类地址的私有地址和保留地址① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。3. C类地址（１）C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。（２）C类地址范围：192.0.0.1—223.255.255.254。（３） C类地址中的私有地址：192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0-192.168.255.255)4. D类地址（１） D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。（２） D类地址范围：224.0.0.1—239.255.255.2545. E类地址（１） E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1111。（２） E类地址范围：240.0.0.1—255.255.255.254特殊的IP地址(1)受限广播地址广播通信是一对所有的通信方式。若一个IP地址的2进制数全为1，也就是255.255.255.255，则这个地址用于定义整个互联网。(2)直接广播地址一个网络中的最后一个地址为直接广播地址，也就是HostID全为1的地址。主机使用这种地址把一个IP数据报发送到本地网段的所有设备上，路由器会转发这种数据报到特定网络上的所有主机。(3)IP地址是0.0.0.0若IP地址全为0，也就是0.0.0.0，则这个IP地址在IP数据报中只能用作源IP地址，这发生在当设备启动时但又不知道自己的IP地址情况下。在使用DHCP分配IP地址的网络环境中，这样的地址是很常见的。用户主机为了获得一个可用的IP 地址，就给DHCP服务器发送IP分组，并用这样的地址作为源地址，目的地址为255.255.255.255（因为主机这时还不知道DHCP服务器的 IP地址）。(4)NetID为0的IP地址当某个主机向同一网段上的其他主机发送报文时就可以使用这样的地址，分组也不会被路由器转发。比如12.12.12.0/24这个网络中的一台主机12.12.12.2/24在与同一网络中的另一台主机12.12.12.8/24通信时，目的地址可以是0.0.0.8。(5)环回地址127网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正常的作用。比如使用 ping 127.1.1.1就可以测试本地TCP/IP协议是否已正确安装。另外一个用途是当客户进程用环回地址发送报文给位于同一台机器上的服务器进程,比如在浏览器里输入127.1.2.3，这样可以在排除网络路由的情况下用来测试IIS是否正常启动。(6)专用地址IP地址空间中，有一些IP地址被定义为专用地址，这样的地址不能为Internet网络的设备分配，只能在企业内部使用，因此也称为私有地址。若要在Internet网上使用这样的地址，必须使用网络地址转换或者端口映射技术。这些专有地址是：10/8 地址范围：10.0.0.0到10.255.255.255 共有2的24次方个地址172.16/12 地址范围：172.16.0.0至172.31.255.255 共有2的20次方个地址 192.168/16 地址范围：192.168.0.0至192.168.255.255 共有2的16次方个地址
如果是学业水平考的话，简单的IP地址格式:0~256。 有三个小数点。 没有负数。
IPv6地址:ip地址形式之一

IP报文格式如下图，IP报头前5块为必选，因此，IP包最少20字节：以下为属性解说供参考：Version（版本）：标识了数据包的IP版本号，一共4位，0100表示IPV4，0110表示IPV6；IHL（报头长度）：表示32位字长的报头长度，一共4位；TOS（服务类型）：用来指定特殊的数据包处理方式。一共8位；Total Length（总长度）：接收者用IP数据包总程度减去IP报头长度，就可以确定数据包数据有效载荷的大小；Identification（标识符）：通常与标记字段和分片字段一起用于数据包的分段，长度为16位；Flags（标记字段）：用于IP数据包分段标记使用，长度为3位；Fragment Offset（分段偏移）：用于指明分段起始点相对于报头起始点的偏移量，可以使接受者按照正确的顺序重组数据包，长度为13位；Time to Live（生存时间）：用于防止数据包在网络上无休止地被传输，长度8位；Protocol（协议）：指定了数据包中信息的类型，长度8位；Header Checksum(报头校验和)：针对IP报头的纠错字段；Source Address（源地址）：表示发送者数据包源点的IP地址，长度为32位；Destination Address（目标地址）：表示发送者目标的IP地址，长度为32位；Options（可选项）：被添加在IP报头中，包括源点产生的信息和其它路由器加入的信息；可选字段，主要用于测试，长度可变；Loose Source Routing(松散源路由选择)：可以指定数据包传递的路径；可以跨越中间多台路由器；Strict Soutce Routing(严格源路由选择)：可以指定数据包传递的路径；不同于loose的是，数据包必须严格按照路由转发，如果下一跳不在路由表中，将会产生错误；Record Route(记录路由)：记录数据包离开每台路由的出接口，区别于traceroute的是，record可以记录来 回的路径，而traceroute只可以记录但方向的；Timestamp（时间戳）：记录数据包到达设备的时间；Verbose（详细内容）：查看数据包传送的详细内容；一般用于查看延迟；Padding（填充）：通过在可选字段后面添加0来补足32位，为了确保报头长度是32的倍数。
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arp将一个IP地址解析为一个MAC地址，这和DNS类似。每个节点的ARP模块在他的RAM中都有一ARP表，这个表包含IP地址到MAC地址的映射。假设没有找到对应的MAC地址，发送节点构造一个ARP分组的特殊分组，他有几个字段，包括发送节点和接受节点的IP地址和MAC地址，ARP查询和响应分组具有相同的格式。ARP查询分组的目的是询问子网上的所有的其它节点，来判定对应于要解析的IP地址的MAC地址。 携带主机A的IP地址Ia——物理地址Pa，适配器应该用MAC广播地址（即FF-FF-FF-FF-FF-FF）发送这个分组。包含这个ARP查询的桢里的ARP分组向上传递给它的父节点，每个节点检查它的IP地址是否与ARP分组中的目的IP地址匹配。至多一个匹配的节点给查询节点发送回一个携带要求映射的响应ARP分组。然后进行查询的节点（222，222，222，220）可以更新它的ARP表并且发送它的IP数据包！
ip报文结构ip协议为网络层协议,网络层的数据结构体一般称为ip报文,ip报文头部通常为20字节ip报文结构版本号字段表示协议支持的ip版本号,占有4个比特,当前测量的所有报文均是ipv4

ip报文格式里包含有关于分片和重组的三个字段，从标示和片偏移这两个字段可以分辨出来的，ip报文帧长最大为1500，超过就会分片

UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议:进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。这与面向流字符的协议不同，如TCP，应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。 UDP数据报封装成一份IP数据报的格式如下图:UTP不提供可靠性:它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。应用程序必须注意IP数据报的长度。如果它超过网络MTU(最大传输单元)，那么就要对IP数据报进行分片。如果需要源端到目的端的每个网络都要进行分片，并不只是发送端主机连接第一个网络才这样做。首部结构如下图:端口号表示发送进程和接受进程，由于IP层已经把IP数据报分配给TCP或UDP（根据IP首部中协议字段值），因此TCP端口号由TCP来查看，而UDP端口号由UDP来查看。TCP端口号与UDP端口号是相互独立的。UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为8字节(发送一份0字节的UDP数据报是OK的)。这个UDP长度是有冗余的，IP数据报长度指的是数据报全长，因此UDP数据报长度等于IP数据报长度减去IP首部的长度。UDP校验和覆盖UDP首部和UDP数据。回想IP首部的校验和，它只覆盖IP的首部----并不覆盖IP数据报的任何数据。UDP和TCP在首部都有覆盖它们首部和数据的校验和。UDP校验和是可选的，而TCP的校验和是必需的。尽管U D P检验和的基本计算方法与我们之前第三节中描述的IP首部检验和计算方法相类似（16bit字的二进制反码和），但是它们之间存在不同的地方。首先，UDP数据报的长度可以为奇数字节，但是检验和算法是把若干个16bit字相加。解决方法是必要时在最后增加填充字节0，这只是为了检验和的计算（也就是说，可能增加的填充字节不被传送）。如果发送端没有计算检验和而接收端检测到检验和有差错，那么UDP数据报就要被悄悄地丢弃。不产生任何差错报文（当IP层检测到IP首部检验和有差错时也这样做）。UDP检验和是一个端到端的检验和。它由发送端计算，然后由接收端验证。其目的是为了发现UDP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据(选路)，并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。把一份IP数据报进行分片以后，只有到达目的地才进行重新组装(这里的重新组装与其他网络协议不同，它们要求在下一站就进行重新组装，而不是在最终目的地)。重新组装由目的端的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对传输层(TCP和UDP)是透明的。已经分片过得数据报可能会再次进行分片，IP首部中包含的数据为分片和重新组装提供了足够的信息。对于发送端发送的每份IP数据报来说，其标识字段都包含一个唯一值。该值在数据报分片时被复制到每个片中。标志字段其中一个比特来表示"更多的片"。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把比特置1。片偏移字段指的是该片偏移原始数据报开始处的位置。另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。最后，标志字段中有一个比特称作“不分片”位。如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片。相反把数据报丢弃并发送一个ICMP差错报（“需要进行分片但设置了不分片比特”）给起始端。当IP数据报被分片后，每一片都成为一个分组，具有自己的IP首部，并在选择路由时与其他分组独立。这样，当数据报的这些片到达目的端时可能会失序，但是在IP首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据报片。IP分片有一个问题:丢失掉一片数据也要重新传输整个数据报。原因:IP层没有超时重传机制---由更高层负责超时和重传。当来自TCP报文段的某一片丢失后，TCP超时会重发整个TCP报文段，该报文段对应于一份IP数据报。没有办法重传数据报中的一个数据报片。使用UDP很容易导致IP分片。下图是UDP分片示例:发现ICMP不可达差错的另一种情况是，当路由器收到一份需要分片的数据报，而在IP首部又设置了不分片(DF)的标志比特。如果某个程序需要判断到达目的端的路途中最小MTU是多少----称作路径MTU发现机制，那么这个差错就可以被该程序使用。这个情况下ICMP不可达差错报文格式如下图：如果路由器没有提供这种新的ICMP差错报文格式，那么下一站的MTU就为0。理论上，IP数据报的最大长度是65535字节，这是由IP首部16比特总长度字段所限制的。去除20字节的IP首部和8个字节的UDP首部，UDP数据报中用户数据的最长长度为65507字节。但是，大多数实现所提供的长度比这个最大值小。其中有两个限制因素:1.应用程序可能会受到其程序接口的限制。socket API提供了一个可供应用程序调用的函数，以设置接收和发送缓存的长度。对于UDP socket，这个长度与应用程序可以读写的最大UDP数据报的长度直接相关。2.第二个限制来自于TCP/IP的内核实现。可能存在一些实现特性(或差错)，是IP数据报长度小于65535字节。我们同样可以使用UDP缠上ICMP"源站抑制"差错。当一个系统(路由器或主机)接受数据报的速度比其处理速度快时，可能产生这个差错。当在以太网传播的数据需要经过SLIP链路时，可能产生该差错报文。因为SLIP链路的速度大约只有以太网的千分之一，所以，很容易使其缓存用完。在本例中，应用程序要么没有接收到源站抑制差错信号，要么接收到却将其忽略了。结果是如果采用UDP协议，那么BSD实现通常忽略其接收到的源站抑制报文。其部分原因在于，在接收到源站抑制差错报文时，导致源站抑制的进程可能已经中止了。不处理ICMP源站抑制差错，说明了UDP是一个非可靠的协议，它只控制端到端的流量控制。除非在应用程序中建立一些应答机制，否则发送端并不知道接收端是否收到了这些数据。来自客户的是UDP数据报。IP首部包含源端和目的端IP地址，UDP首部包含了源端和目的端的UDP端口号。当一个应用程序接收到UDP数据报时，操作系统必须告诉它是谁发送了这份消息，即源IP地址和端口号。这个特性允许一个交互UDP服务器对多个客户进行处理。给每个发送请求的客户发回应答。一些应用程序需要知道数据报是发给谁的，即目的地址。这要求操作系统从接收到的UDP数据报中将目的IP地址交给应用程序。大多数UDP服务器是交互服务器，单个服务器进程对单个UDP端口上的所有客户请求进行处理。通常程序所使用的每个UDP端口都与一个有限大小的输入队列向联系。这意味着，来自不同客户的差不多同时到达的请求将有UDP自动排队。接收到UDP数据报以其接收顺序交给应用程序。因此，由于队列溢出导致的UDP数据报的丢失不可避免。应用程序不知道其输入队列什么时候会溢出，只能有UDP对超出数据报进行丢弃处理。同时，不会发挥任何消息告诉客户其数据报被丢弃。大多数UDP服务器在创建UDP端点时都使其本地IP地址具有通配符的特点。这表明进入的UFP数据报如果其目的地为服务端端口，那么任何本地接口均可接收到它。大多数系统允许UDP端点对远端地址进行限制。下面是UDP服务器本身可以创建的三类地址绑定:在所有情况下，lport指的是服务器有名端口号，localIP必须是本地接口的IP地址。表中这三行的排序是UDP模块在判断用哪个端点接收数据报时所采用的顺序。最为确定的地址（第一行）首先被匹配，最不确定的地址（最后一行IP地址带有两个星号）最后进行匹配。当UDP数据报到达的目的IP地址为广播地址或多播地址，而且在目的IP地址和端口号处有多个端点时，就向每个端点传送一份数据报的复制（端点的本地IP地址可以含有星号，它可匹配任何目的IP地址）。但是，如果UDP数据报到达的是一个单播地址，那么只向其中一个端点传送一份数据报的复制。选择哪个端点传送数据取决于各个不同的系统实现。UDP是一个简单协议。它想用户进程提供的服务位于IP层之上，包括端口号和可选的校验和，我们用UDP老检查校验和并观察分片是如何进行的。 当系统接收IP数据报的速率超过这些数据报被处理的速率时，系统可能发送ICMP源站抑制差错报文。使用UDP时很容易产生这样的ICMP差错。