计算机网络基础讲义(3)

三、实验课堂考核
1、是否成功捕获IP数据包，给出相应的屏幕 截图。 2、抽查讲解一条IP数据包的IP头某字段值和 含义。
2、有关IP分片 、有关 分片： 分片 • 以太网对数据帧的长度都有一个限制，其最大值 是1 5 0 0字节。链路层的这个特性称作M T U(最 大传输单元)。不同类型的网络大多数都有一个上 限。
• IP数据报和ARP数据报一样是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接封装在链路层数 据帧里的，当以太网数据帧的“类型”字段值是 “0800”时，表明封装的数据是IP数据报。
目的 源 类型 IP首部 MAC MAC 0800
6 6 2 20+n
IP数据部分
课堂实践:
（1）对照下图解释实际IP数据报文的含义; （2）回答问题：此数据报携带的IP数据部分共多 少字节、使用何种协议？
6）标志 该字段点3个bit, 从左往右看，第一个标志 位暂时不用，第二个标志位为DF，第三个标示位 为 MF。 DF=1，不允许分片 DF=0，允许分片 MF=1，后面还有分片的数据包 MF=0，分片数据包的最后一个 7）偏移 指本片数据在初始数据报文区中的偏移 量，以8个字节为单位。 8）生存时间 通常设为1 5～3 0秒，表明报文允许 继续传输的时间。 9）协议 这个域指出处理此报文的上层协议号。 10）校验和 这个域作为首部数据有效性的校验。 11）源地址 这个域指出发送机器的地址。 12）目的地址 这个域指出目的机器的地址。 12）选项和填充 选项域是可选的。
（4）每个片的总长度值要设为该片的长度值。 第一片数据长度为1480，加上20字节的IP首部， 所以其总长度为1500，转换成十六进制得 05DC； 第二片数据长度为28，加上20字节的IP首部，所以 其总长度为48，转换成十六进制得 30，占两字节 为00 30。
• 课堂实践： 课堂实践：
下面两图是sniffer截获的IP分片数据包，分析其IP 首部，解释总长度字段、标识字段、标志字段和偏 移量字段的含义。（每个同学口头回答）
实验二 IP协议 协议
一、实验目的
1.学习掌握IP协议的理论知识 2.学会用抓包工具捕获网络数据报文 3.分析数据报文深入理解协议
二、实验内容
1、启动ethereal或sniffer 设置好capture filter, 开始抓包; 2、启动IE浏览器访问某网站； 3、停止抓包，将结果以文档形式存盘，保存 屏幕截图； 4、找一条IP数据报文，仔细分析其封装和报 文格式，分别写出各字段值及含义，要求 尽可能详细；（用word文档保存）
第2帖数据的前8个字节数据为:45 00 05 dc 27 41 20 00 第3帖数据的前8个字节数据为:45 00 00 30 27 41 00 b9 • 第2帧数据和第3帧数据IP首部的标识ID号相同都 是”27 41”，说明是应用程序发送的同一个数据包， 被IP分片为若干帧数据。 • 第2帧数据的IP首部的“偏移量”字段值为“00”，表 明该片数据是初始数据报文的第一片数据包。“标志” 字段的DF位为0，表明允许分片，MF位为1，表明该 片数据包不是最后一片，后面还有后续分片。 • 第2帧数据的“总长度”字段值为1500字节，除去20 字节的IP首部，剩下的1480字节数据就是IP包携带的 初始数据。可推断出紧接着的第二片数据包在初始数 据报文中的偏移量应该是1480字节处。
1480 0
1507
第一片数据（1480）
第二片数据（28）
注意理解：第一片数据长度为1480字节，取自原 始数据的第0字节到第1479字节，即相对于原始 数据来说其偏移量为0；第二片数据长度为28字 节，取自原始数据的第1480字节到第1507字节， 即相对于原始数据来说其偏移量为1480。 对每片数据的IP首部作相应设置： （1）发送的每份I P数据报的多个分片，其标识字 段都为唯一的ID值。即每片数据的IP首部中的标 识字段相同。
（2）标志字段用最低位（MF位）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 都要把该位置1。所以第一片数据的IP首部的MF位置 1，即标志字段的值为001；同理，第二片数据的IP 首部的标志字段的值为000。 （3）片偏移字段指的是该片偏移原始数据报开始处的 位置，以8个字节为单位。 第一片数据从原数据的第0字节开始取的，所以其片 偏移值为0，即13个0，和该片的3个位的标志字段 001合为两字节，换算为十六进制得20 00; 第二片数据从原数据的第1480字节开始取的，所以 其片偏移值为1480，1480/8=185，转换成十六进制 得B9, 和该片的3个位的标志字段000合为两字节， 换算为十六进制得00 B9;
2.3 IP协议
• I P是T C P / I P协议族中最为核心的协议，所有的T C P、 U D P、I C M P及I G M P数据都以I P数据报格式传输。I P提供不可靠、无连接的数据报传送服务。 • 不可靠（ u n r e l i a b l e）的意思是它不能保证I P数据 报能成功地到达目的地。I P仅提供最好的传输服务。如果 发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区， I P 有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送I C M P消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来 提供（如T C P）。 • 无连接（ c o n n e c t i o n l e s s）这个术语的意思是I P 并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的 处理是相互独立的。这也说明， I P数据报可以不按发送 顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据 报（先是A，然后是B），每个数据报都是独立地进行路 由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前 先到达。
• 习题：有一个3000字节的数据到达IP层， 要求传送。写出分片后各帖数据的IP首部的 前8个字节内容，并说明理由。
• 答案提示：共分为三片（1480、1480、40） • (1) 45 00 05 dc 34 56 20 00 • (2) 45 00 05 dc 34 56 20 b9 • (3) 45 00 00 44 34 56 01 72 第三片的偏移量是2960字节，除以8，得370个单 位，转换成二进制为1 0111 0010, 左边添加4个0 扩充为13位，再结合标志位000， 得两个字节000 00001 0111 0010, 转换成十六进 制数据为 01 72
• 第3帧数据的IP首部的“偏移量”字段值为“b9”， 其十进制值为185，因为该偏移量以8个字节为单 位，所以用185乘以8得1480字节，表明该片数据 从初始数据报文的第1480字节处开始，因此，该 片数据是紧接第2帧数据的第二片数据包。“标志” 字段的DF位为0，表明允许分片，MF位为0，表 明该片数据包是最后一片。 • 结论 ：原始数据包被分成两片，分别封装成第2 帖数据和第3帖数据，且第2帖在前，第3帖在后。
• 如果I P层有一个数据报要传送，而且数据的长度 比链路层的M T U还大，那么I P层就需要进行分 片（ f r a g m e n t a t i o n），把数据报分成若 干片，使每一片都小于M T U。
• 当I P数据报被分片后，每一片都成为一个分组， 具有自己的I P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有 可能会失序，因此在I P首部中必须设置足够的信 息让接收端能正确组装这些数据报片。 例：有一1508字节的数据到达IP层，要求传送。为 什么需要分处？该如何分片？在IP首部如何设置 相应的信息？ 解：若将1508个字节封装成一个IP数据报，即需要 加上至少20个字节的IP首部，则总的IP数据报长 度为1528字节，将大于以太网MTU的上限1500字 节。所以必须分片。 针对以太网的MTU为1500字，可计算出一个IP数 据报能传送的最大数据为1480字节，所以做如下 分片：
1、IP数据报的封装和报文格式 、 数据报的封装和报文格式
I P数据报的格式如下图所示。普通的I P首部长为2 0个字 节，除非含有选项字段。
1）版本号 指出此报文所使用的I P协议的版本号，I P版本4 ( I P v 4 )是当前广泛使用的版本。 2）首部长度 此域指出整个报文头的长度，是首部占 32 bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个4比 特字段，因此首部最长为6 0个字节。普通I P数据报 （没有任何选择项）字段的值是5。接收端通过此域 可以知道报文头在何处结束及读数据的开始处。 3）服务类型 这个域用数值表示出报文的重要程度， 此数大的报文优先处理。 4）总长度 这个域指出报文的以字节为单位的总长度。 利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道I P数 据报中数据内容的起始位置和长度。 5）标识 该字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。