Protocol (IP)IP 封包

Type of Service (服務類型)
佔 8 Bits, 包含了 6 個參數。第一個參數 Precedence (佔 3 bits) 是用來決定 IP 封包的優 先等級, 接下來 4 個參數 Delay、Throughput、 Reliability、Cost 則是提供路由器選擇路徑時 的參考, 最後一個參數 Reserved 則是保留未 使用。總而言之, 路由器可根據 Type of Service 中的參數, 決定如何處理IP 封包。
Identification (識別碼)
佔 16 Bits, 記錄 IP 封包的識別碼。 識別碼由來源裝置決定, 按照 IP 封包發
出的順序遞增 1。 由於在 IP 路由的過程中, 每個 IP 封包所
走的路徑可能不一樣, 因此, 到達目的裝 置的先後順序可能與出發時的順序略有 不同。此時, 目的裝置便可利用 IP 封包 的 Identification 欄位, 判斷 IP 封包原來 的順序, 並予以重組。
Flag (封包切割標示)
佔 3 Bits, Flag 欄位主要與 IP 封包的切割與 重組有關。
總共有 3 個參數, 每參數由 1 Bit 來表示。第 1 個參數為保留用途, 因此, 實際有作用的只 有第 2、3 個參數：
DF 參數
DF 參數用來定義 IP 封包是否可加以切 割。
Don‘t Fragment 代表不允許路由器切割 IP 封包。May Fragment 代表允許路由器切 割 IP 封包。
IP 路由
IP協議最為複雜的方面可能就是在於定址和 路由了。定址就是如何將IP地址分配給各個 網路端點，以及局部網路如何劃分和組合。 所有網路端點都需要路由，尤其是網際之 間的路由器。
網際網路可視為由許多個網路連結起來所 形成的大型網路。若要在網際網路中傳送 IP 封包, 必須確保網路上每個裝置都有一個 獨一無二的 IP 位址。
Type of Service (服務類型)
Precedence (優先等級)
Precedence 參數可用來代表 IP 封包的優先 等級。此參數使用了 3 Bits, 因此會產生 8 種 參數值。參數值愈大, 代表優先等級愈高。 各參數值的意義如下：
Precedence (優先等級)
Delay (延遲性)
Cost (成本)
Cost 參數定義 IP 封包對於路徑成本的要求。
Low Cost 代表路由器應儘量選擇成本較低 的傳遞路徑來傳送此封包。若傳輸的資料 不是很重要, 則應用程式可將 Cost 參數設為 1。一般的 IP 封包皆設為 0。
Type of Service 的重要觀念
路由器必須具備以下條件, 才能讓 Type of Service 中定義的參數發揮作用：
對下則將整個 IP 封包交付給 Data Link 層的協定, 包裝後直接在介質上傳送：
IP 表頭內容
Version (4)
Internet Header Length (IHL) (4)
Type of Service Total Length
(TOS) (8)
(16)
Identification (16)
IHL (表頭長度)
由 IHL 欄位的定義, 我們可以得知以下有關 IP 表頭長度的特性：
IP 表頭的長度必然為 4 的倍數, 例如：24、32、 40、52 Bytes 等長度。
由於 IHL 欄位的長度為 4 Bits, 最大值為 1111 (二進位), 換算為十進位為 15, 因此 IP 表頭的長 度最長可達 15 x 4 = 60 Bytes。
Flags (3)
Fragment Offset (13)
Time To Live (8)
Protocol (8)
Header checksum (16)
Source Address (32)
Destination Address (32)
Options (Variable)
Padding (0-24)
切割與重組 IP 封包
前文提及 IP 必須將封包放到 Data Link 層傳 送。每一種 Data Link 層的技術都會有所謂 的 MTU (Maximum Transmission Unit, 最大傳 輸單位), 亦即該種技術所能傳輸的封包的最 大 Payload 長度。下表列舉幾種常見 技術的 MTU：
IP 路r) 來相互連接。
路由器的功能是為 IP 封包選擇傳送的路徑。 換言之, IP 封包必須靠沿途各路由器的通力 合作, 才能到達目的地。
請讀者特別注意, 在 IP 路由的過程中, 是由 路由器負責選擇路徑, 至於 IP 封包則是處於 被動的狀態。
IHL (表頭長度)
佔 4 Bits,由於 IP 表頭長度並不固定, 因此有 必要記載其長度。IHL (Internet Header Length) 用來定義 IP 表頭的長度, 而且是以 4 Bytes 為基本單位。
例如：IHL 欄位值為 0101 (二進位) 時, 換算 為十進位為 5, 即代表 IP 表頭的長度為 5 x 4 = 20 Bytes。
Internet Protocol (IP)
簡介 IP 封包 IP 表頭
IP 簡介
網際網路協議（Internet Protocol，IP）: 數據 在IP網際網路中傳送時會被封裝為封包。IP協 議的獨特之處在於，在封包交換中主機在網路 傳輸數據之前，無須事先與前未曾通信過的目 的主機預先建立好一條特定的「通路」。
Delay 參數用來定義 IP 封包對於延遲性的 要求。
Low Delay 代表 IP 封包儘量不要延遲。
Delay (延遲性)
因此, 路由器會儘量選擇延遲較低的傳遞路 徑來傳送此封包。一些具有即時性需求的 應用程式, 例如：即時影音、會議或 Telnet 等, 會將 Delay 參數設為 1, 至於一般的 IP 封包皆設為 0。
IP 負責將 IP 封包從來源裝置 傳送到目的裝 置。
IP 位址
每個網路裝置都有一個 IP 位址, 相關單位在 分配 IP 位址時也會考慮分佈的合理性, 儘量 將連續的 IP 位址集合在一起, 以方便 IP 封 包的傳遞。
IP 位址（Internet Protocol Address）是一種 在Internet上的給主機編址的方式，也稱為 網際協定位址。常見的IP 位址，分為IPv4 與IPv6兩大類。
佔 16 Bits, 由於 IP 表頭與 IP Payload 皆非固 定長度, 因此有必要記錄 IP 封包的長度 (亦 即 IP 表頭 與 IP Payload 的總和) 。
Total Length 即是用來記錄整個 IP 封包的長 度, 單位為 Byte。以乙太網路為例, 整個 IP 封包最大可達 1500 Bytes, 因此 Total Length 欄位的最大值即為 1500 (進位)。
網際網路協議提供了一種「不可靠的」數據包
傳輸機制（也被稱作「盡力而為」）；也就是 說，它不保證數據能準確的傳輸。數據包在到 達的時候可能已經損壞，順序錯亂（與其它一 起傳送的封包相比），產生冗余包，或者全部 丟失。如果 應用需要保證可靠性，一般需要採 取其他的方法，例如利用IP的上層協議控制。
IP 簡介
Connectionless 的傳送特性
在傳送過程中若發生問題, UDP 並不具有確 認、重送等機制, 而是必須仰賴上層 (應用 層) 的協定來處理這些問題。
使用 Connectionless 方式的好處就是將過程 簡單化, 可提高傳輸的效率。此外, 由於 IP 封包必須透過 IP 路由的機制, 在一個個路由 器之間傳遞, Connectionless 的方式較易在此 種機制中運作。
切割與重組 IP 封包
由於 IP 封包在傳送過程中, 可能會經過許多 個使用不同技術的網路。
假設 IP 封包是從 ATM (Asynchronous Transfer Mode, 非同步傳輸) 網路所發出, 原 始長度為 9180 Bytes, 若 IP 路由途中經過乙 太網路, 便會面臨封包太大, 無法在乙太網路 上傳輸的障礙。
IHL (表頭長度)
在 IP 表頭中, 除了 Options 與 Padding 欄 位非固定長度外, 其他的欄位都是固定長 度。換言之, IP 表頭長度主要是隨著 Options 與 Padding 這兩個欄位的長度而 有所變化。
Options 與 Padding 的欄位長度最短是 0, 也就是沒有這兩個欄位, 此時 IP 表頭的 長度為 20 Bytes；最長是 40, 此時 IP 表頭 的長度為 60 Bytes。
路由器必須要能支援解讀這些參數。 路由器必須有多條路徑可供選擇, Delay、
Throughput、Reliability、Cost 等參數才會有作 用。 當路由器有多條路徑可供選擇時, 路由器必須 『知道』每條路徑的特性。
Type of Service 建議值
Total Length (總長度)
Reliability 參數定義 IP 封包對於路徑可 靠度的要求。
參數質(二進位)
說明
1
Hight Reliability
0
Normal Reliability
High Reliability 代表路由器應儘量選擇可
靠度較高的路徑來傳送此封包。若應用
程式希望在傳送過程中儘量減少 IP 封包 遺失, 會將 Reliability 參數設為 1。一般 的 IP 封包皆設為 0。
切割與重組 IP 封包
為了解決此問題, 路由器必須有 IP 封包切割 與重組 (Fragmentation & Reassembly) 的機制, 將過長的封包加以切割, 以便能在 MTU 較 小的網路上傳輸。切割後的 IP 封包, 會由目 的裝置重組, 恢復成原來 IP 封包的模樣。