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网络层之IP数据报格式、数据报分片、IPv4、子网划分和子网掩码

article 2024/9/21 18:58:30

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文章目录

前言
一、IP数据报格式
二、分片例题
三、IPv4地址
- 1、分类的IP地址
- 2、特殊IP地址
- 3、私有IP地址（本地IP地址）
四、子网掩码
五、使用子网时分组的转发
总结

前言

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IP数据报格式

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最大传送单元MTU
链路层数据帧可封装数据的上限。以太网的MTU是1500字节。

分类的IP地址的弱点:

1.IP地址空间的利用率有时很低。
2.两级IP地址不够灵活。

一、IP数据报格式

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1Byte=8bit
版本：IPv4/IPv6
首部长度:单位是4B，最小为5。
区分服务:指示期望获得哪种类型的服务。
总长度:首部+数据，单位是1B
标识:同一数据报的分片使用同一标识。
标志:只有2位有意义x_ _
- 中间位DF (Don’t Fragment) :
  - DF=1，禁止分片
  - DF=0，允许分片
- 最低位MF (More Fragment) :
  - MF=1，后面“还有分片”
  - MF=0，代表最后一片/没分片
片偏移:指出较长分组分片后，某片在原分组中的相对位置。以8B位单位。(除了最后一个分片，每个分片长度一定是8B的整数倍。)
生存时间（TTL) :IP分组的保质期。经过一个路由器-1，变成0则丢弃。
协议:数据部分的协议。
首部检验和:只检验首部。
源IP地址和目的IP地址:32位。
可选字段:0~40B ,用来支持排错、测量以及安全等措施。
填充:，全0，把首部补成4B的整数倍。(当前面都配置好后没有达到4B的整数倍，那么就补充0)

二、分片例题

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三、IPv4地址

IP地址:全世界唯一的32位/4字节标识符，标识路由器主机的接口。

IP地址::={<网络号>,<主机号>}
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1、分类的IP地址

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2、特殊IP地址

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3、私有IP地址（本地IP地址）

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路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发。

要想让私有IP地址进行联网，那么就需要网络地址转换NAT。

网络地址转换NAT(Network Address Translation):在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。

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四、子网掩码

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常用的数据

例题1：
已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0，求网络地址。如果子网掩码是255.255.224.0，求网络地址。

解答：
子网掩码为255.255.192.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与（同1为1，遇0为0）
141.14.72.24与255.255.192.0相与时前两位与255想与不变，还是141.14
而72与192相与就是：
01001000
11000000
—————
01000000
所以，第三位是64，第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

子网掩码为255.255.224.0时
网络地址就是IP地址与子网掩码相与（同1为1，遇0为0）
141.14.72.24与255.255.224.0相与时前两位与255想与不变，还是141.14
而72与224相与就是：
01001000
11100000
—————
01000000
所以，第三位是64，第四位24与0相与还是0。
所以网络地址是141.14.64.0

例题2：
某主机的IP地址为180.80.77.55，子网掩码为255.255.252.0。若该主机向其所在子网发送广播分组，则目的地址可以是(D) .
A.180.80.76.0
B.180.80.76.255
C.180.80.77.255
D.180.80.79.255

解答：
该主机向其所在子网发送广播分组，广播分组的特点就是主机号全为1。
此时就解析子网掩码，通过子网掩码判断子网号的位数和主机号的位数：
255.255.252.0中的252拆分为11111100，所以前22位是子网号，后10位是主机号。判断出来后就拆分IP地址：180.80.77.55，前两个B不用去管，拆分第三个B：77=>01001101，将前六位分出是010011，如果想要实现广播分组，那么主机号就要全为1，所以将后面的十位全为1，第三个B就是01001111即79。
所以目的地址可以是180.80.79.255。