IPv4 数据报首部格式
软考中级网络工程师考试知识点总结2
各类数据帧格式及协议内容的总结1．HDLC 协议HDLC 协议的全称是高级链路控制协议（High Level Data Link Control），是一种在网上同步传输数据，面向比特的数据链路层协议，广泛用于公用数据网，支持全双工或半双工传输，使用后退N 帧 ARQ 流控方案。
HDLC 定义了 3 种类型的站（主站、从站、复合站），两种链路配置（不平衡配置、平衡配置），3种数据传输方式（NRM、ABM、ARM）。
HDLC 帧格式帧标志 F：HDLC 用一种特殊的位模式 01111110 作为标志以确定帧的边界，采用位填充技术来区分是标志字段还是数据字段，发送站的数据比特序列一旦发现 0 后有5 个1，则在第 7 位插入 0。
地址字段 A:地址字段用于标识从站的地址，用在点对多点的链路中，地址通常是 8 位长。
控制字段 C：帧编号 N(S),捎带的肯定应答序号 N(R),PF 位，P 询问、F 终止帧校验序列 FCS：含有除标志字段之外的所有其他字段的校验和。
通常使用 16 比特的 CRC-CCITT （G(x)=X16+X12+X5+1）标准产生校验序列，有时也采用 CRC-32 产生 32 位的校验序列。
2．X．25 的帧格式及协议（1）协议概述X.25 是 CCITT 公布的用于连接数据终端至分组交换数据网络的推荐标准，X.25 是一个面向连接的接口，采用虚电路传递数据分组至网络上的适当终点处。
在 X.25 的网络中，用户的计算机终端设备将与分组/拆装设备（PAD）连接，负责完成分割分组、寻址、重组装分组的工作，而不同的 X.25 网络之间则要发 收收 收使用 X.75 协议互联。
X.25 是一个基于分组交换技术构建的网络，分组交换本身是适于无连接业务的，要为用户提供面向连接的接口服务，则必须借助虚拟电路技术（VC ），虚电路服务具有两种形式，一种是交换虚电路 SVC ，一种是永久虚电路 PVC 。
IP数据报格式
IP数据报格式TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP 数据报(IP Datagram)。
这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。
首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址1、IP数据报首部的固定部分中的各字段(1)版本占4位，指IP协议的版本。
通信双方使用的IP 协议版本必须一致。
目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。
(2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。
请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。
当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP 协议时较为方便。
首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。
但这样做是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。
（＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节）(3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。
这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。
1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。
只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。
(4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。
总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。
＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP包头加数据的长度。
IPv4报文格式
IPv4报文格式路由 的 分 类01 01000100010101010101001001001000110…… IPv4报文格式IPv4报文格式路 由 的 分 类01目录Contents1 IPv4报文格式2 IPv4报文各字段含义3 IPv4报文应用方式版本（4）头长度（4）TOS （8）总长度（16）标识（16）标志（3）片偏移（13） TTL （8）协议（8）校验和（16）源IP 地址（32） 目的IP 地址（32） 选项（0 or 32 if any ）数据bit0bit31报头区 20-60 Bytes头长度（4）TOS （8）总长度（16）标识（16）标志（3）片偏移（13） TTL （8）协议（8）校验和（16）源IP 地址（32） 目的IP 地址（32） 选项（0 or 32 if any ）数据bit0bit31报头区 20-60 Bytes版本（4）版本（version ）1表示该数据报所使用的IP 协议版本号0100 IPv4 0110IPv6版本（4）TOS （8）总长度（16）标识（16）标志（3）片偏移（13） TTL （8）协议（8）校验和（16）源IP 地址（32） 目的IP 地址（32） 选项（0 or 32 if any ）数据bit0bit31报头区 20-60 Bytes头长度（4）头长度（IHL ）2指明“报头区”的长度 单位是32bits 如： 0111 7报头区长度为：7*32bits=224bits=28Bytes版本（4）头长度（4）总长度（16）标识（16）标志（3）片偏移（13） TTL （8）协议（8）校验和（16）源IP 地址（32） 目的IP 地址（32） 选项（0 or 32 if any ）数据bit0bit31报头区 20-60 Bytes服务类型（TOS ）3区分不同的服务种类，对传输速度及可靠性等方面加以控制TOS （8）优先级 可靠性吞吐量 延迟版本（4）头长度（4）TOS （8）标识（16）标志（3）片偏移（13） TTL （8）协议（8）校验和（16）源IP 地址（32） 目的IP 地址（32） 选项（0 or 32 if any ）数据bit0bit31报头区 20-60 Bytes总长度（Total Length ）4定义了报文总长，包含首部和数据，单位为字节。
以太网帧格式、IP报文格式、TCPUDP报文格式
以太⽹帧格式、IP报⽂格式、TCPUDP报⽂格式1、ISO开放系统有以下⼏层：7应⽤层6表⽰层5会话层4传输层3⽹络层2数据链路层1物理层2、TCP/IP ⽹络协议栈分为应⽤层（Application）、传输层（Transport）、⽹络层（Network）和链路层（Link）四层。
通信过程中，每层协议都要加上⼀个数据⾸部（header），称为封装（Encapsulation），如下图所⽰不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在⽹络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）。
数据封装成帧后发到传输介质上，到达⽬的主机后每层协议再剥掉相应的⾸部，最后将应⽤层数据交给应⽤程序处理。
其实在链路层之下还有物理层，指的是电信号的传递⽅式，⽐如现在以太⽹通⽤的⽹线（双绞线）、早期以太⽹采⽤的的同轴电缆（现在主要⽤于有线电视）、光纤等都属于物理层的概念。
3、集线器（Hub）是⼯作在物理层的⽹络设备，⽤于双绞线的连接和信号中继（将已衰减的信号再次放⼤使之传得更远）。
交换机是⼯作在链路层的⽹络设备，可以在不同的链路层⽹络之间转发数据帧（⽐如⼗兆以太⽹和百兆以太⽹之间、以太⽹和令牌环⽹之间），由于不同链路层的帧格式不同，交换机要将进来的数据包拆掉链路层⾸部重新封装之后再转发。
路由器是⼯作在第三层的⽹络设备，同时兼有交换机的功能，可以在不同的链路层接⼝之间转发数据包，因此路由器需要将进来的数据包拆掉⽹络层和链路层两层⾸部并重新封装。
4、⽹络层的IP 协议是构成Internet 的基础。
IP 协议不保证传输的可靠性，数据包在传输过程中可能丢失，可靠性可以在上层协议或应⽤程序中提供⽀持。
传输层可选择TCP 或UDP 协议。
TCP 是⼀种⾯向连接的、可靠的协议，有点像打电话，双⽅拿起电话互通⾝份之后就建⽴了连接，然后说话就⾏了，这边说的话那边保证听得到，并且是按说话的顺序听到的，说完话挂机断开连接。
IPv4数据报格式及其语义
IPv4数据报格式及其语义⼀、IP数据报的格式如下图所⽰版本⾸部长度服务类型数据报长度16⽐特标识标志13⽐特⽚偏移寿命上层协议⾸部检验和32⽐特源IP地址32⽐特⽬的IP地址选项（如果有的话）数据IPv4数据报格式⼆、各部分语义1）版本（号）：4bit,规定了数据包的IP协议版本；通过查看版本号，路由器能够确定如何解释IP数据报的剩余部分2）⾸部长度：因为IPV4数据报可包含⼀些可变数量的选项，所以需要⽤这4bit来确定⾸部的长度，以确定IP数据报的数据部分实际从哪⾥开始。
⼤多数IP数据报不包含选项，所以⼀般IP数据报具有20字节的⾸部3）服务类型：8bit，服务类型包含在⾸部中以使不同类型的IP数据报能相互区分开来，例如，将实时数据报（如⽤于IP电话应⽤）与⾮实时流量（如FTP）区分开来也许是有⽤，提供特定等级的服务是⼀个由路由器管理员决定的策略问题4）数据报长度：这是IP数据报的总长度（⾸部加上数据），以字节计，因为该字段长为16bit，所以IP数据报的理论最⼤长度为65535字节，然⽽数据报很少有超过1500字节的（因为IP数据还要靠数据链路层运输的，⽽链路层帧能承载的最⼤数据量为叫做最⼤运输单元（Maximum Transmission Unit，MTU））5）标识、标志、⽚偏移： 要理解这三个内容，要先理解⼀些其他知识 （1）分⽚：把IP数据报中的数据分成两个或者更多个较⼩的IP数据报，⽤单独的链路层帧封装成较⼩的IP数据报，每个这些较⼩的数据报称为⽚ （2）为什么要分⽚：因为每个IP数据报封装在链路层帧中从⼀台路由器传输到下⼀台路由器，⽽链路层帧能承载的最⼤数据量（最⼤运输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是⼀定的，故链路层帧严格限制着IP数据报的长度；⽽且发送⽅和与⽬的路径上的每段链路可能使⽤不同的链路层协议，且每种协议可能具有不同的MTU，所以就更有可能需要分⽚了，以便能够使得数据报能够顺利的传递数据报 （3）组装：⽬的主机从相同源收到⼀系列数据报时，需要确定哪些数据报是分⽚，如果是分⽚的话，还要进⼀步指导何时收到最后⼀个分⽚，如何将接收到的分⽚拼接起来以形成初始的数据报，故IPV4的设计者将标识、标志和⽚偏移字段放在IP数据报⾸部中，当⽣成⼀个数据报时，发送主机为该数据报设置源和⽬的地址的同时，再填上标识号标识：16bit，源主机发送IP数据报的时候，通常为它发送的每个数据报的标识号加1，所以当某个路由器需要对某⼀个数据报分⽚时，形成的每个数据报（分⽚）具有初始数据报的源地址、⽬的地址、与标识号，这样⽬的主机就可以判别哪些分⽚是属于⼀个初始数据报的标志：3bit，由于IP是⼀种不可靠服务，⼀个或者多个⽚可能永远到不了⽬的地，所以为了让⽬的主机绝对的相信它已经收到了初始数据报的最后⼀个⽚，最后⼀个⽚的标志⽐特被设置为0，⽽所有其他⽚的标志⽐特被设置为1⽚偏移：13bit，标⽰数据相对于初始数据报的偏移值，并且偏移值应当被规定以8字节块为单位。
wireshark怎么看tcp报文中ip首部中-协议-字段的取值
竭诚为您提供优质文档/双击可除wireshark怎么看tcp报文中ip首部中"协议"字段的取值篇一：wireshark捕获分组深入理解tcpip协之ip协议wireshark捕获分组深入理解tcp/ip协议之ip协议摘要：本文简单介绍了网络层理论知识，详细讲解了ip数据报各个字段，并从wireshark俘获分组中选取ip数据报进行分析，也阐述了分组和分片的区别。
一、ipv4数据报网络层是处理端到端数据传输的最低层。
网络层关注如何将分组从源端沿着网络路径送达目的端，期间可能需要经过许多跳中间路由器。
即提供转发(数据从路由器那个接口出去)、选路(发送方与接收方间的路径)、网络建立(如atm、帧中继)。
这里以ipv4为例，关于ipv6报文格式详见博文《ipv4与ipv6数据报格式详解》。
图1ipv4数据报格式版本号(version)不同的ip协议版本使用不同的数据报格式。
首部长度(hl,internetheadlength)确定ip数据报中数据部分实际从哪里开始，包含可变数量的选项。
若ip数据报没有包含选项，则ip数据报首部长度为20字节。
服务类型(tos,typeofservice)更好地服务不同类型ip数据报(如实时数据报ip电话应用、非实时通信流Ftp)，cisco将tos前3位标识不同服务等级，即优先级。
数据报长度(tl,totallength)ip数据报长度，即首部+数据。
分片：标识(identification)、标志(flags)、段位移(Fragmentoffset)这3个字段跟ip分片有关，当目的主机从同一个源收到一批数据报时，需要确定这些数据报是完整数据报还是分片后的数据报，数据报首部标识字段解决这个问题，检查数据报的标识号确定哪些数据报真正是同一个较大数据报的片；如何判断最后一个分片已收到，数据报首部标志字段解决这个问题，将最后一片的标志为0，其他标记为1；如何顺序重组这些片，这就需要记录每个片的在数据报有效净荷的偏移量，这也确定了片是否丢失。
帧格式及IP,TCP,UDP,ICMP报文格式
以太网数据格式与各种报文格式一、数据封装当我们应用程序用TCP传输数据的时候，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层，知道最后到物理层数据转换成比特流，送入网络。
而再这个过程中，每一层都会对要发送的数据加一些首部信息。
整个过程如下图。
如图可以看出，每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的，其中每一层的数据，称为本层的协议数据单元，即PDU.应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment(数据段)，图示为TCP段传输层的数据（TCP段）传给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包); 图示为IP数据包网络层数据报（IP数据包）被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧)，图示为以太网帧。
最后,帧被转换为比特,通过网络介质传输。
这种协议栈逐层向下传递数据,并添加报头和报尾的过程称为封装。
二、数据格式需要注意的是，这里所说的以太网帧，与我们常说的以太网是不一样的。
下面我们就来介绍每一层数据的首部信息内容。
首先我们知道世界上有个协会叫作IEEE，即电子工程师协会，里面有个分会，叫作IEEE802委员会，是专门来制定局域网各种标准的。
而802下面还有个分部，叫作802.3.就是我们经常提到的IEEE802.3，这个部门制定的规范叫以太网规范，这个以太网规范中就定义了上面提到的“以太网首部”，这个以太网规范，实际只定义了数据链路层中的MAC层和物理层规范。
（注意数据链路层包括MAC子层和LLC子以太网帧格式：以太网常用帧格式有两种，一种是Ethernet II，另一种是IEEE 802.3 格式。
这两种格式区别是：Ethernet II中包含一个Type字段,。
其中Type字段描述了，以太网首部后面所跟数据包的类型，例如Type为0x8000时为IP协议包，Type为8060时，后面为ARP协议包。
以太网中多数数据帧使用的是Ethernet II帧格式。
ipv4表示格式
ipv4表示格式
IPv4地址的一般格式为：A.B.C.D，其中A、B、C、D都是0到255之间的十进制数。
IPv4地址是必须以十进制表示法表示的32位整数，它由0～255范围内由点分隔的4个数字表示，必须转换为0和1，才能被计算机理解。
例如，一个IPv4地址可以写成189.123.123.90。
IPv4报文格式则包括版本、首部长度、区分服务、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间等字段。
其中版本字段占4位，表示IP协议的版本，常用版本号为4，故称为IPv4。
首部长度字段占4位，表示IP首部的长度，单位为32位字长（4字节），最大值为15，因此首部最长为60字节，普通IP数据报字段值为5，即20字节。
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北京理工大学珠海学院实验报告
ZHUHAI CAMPAUS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 班级XXX 3班学号0123456 姓名 XXX 指导教师ZHANG XUE 成绩
实验题目IPv4 数据报首部格式实验时间 2014.1
一、实验目的
掌握IPv4 协议原理，理解IPv4 分组首部结构及各字段的含义。
二、实验环境
1．连接外网的Windows XP 主机一台，并安装有科来网络分析系统。
2．通过科来网络分析系统捕获一段时间内的IPv4 分组。
三、实验内容
1．用科来网络分析系统捕获数据包。
2．分析捕获到的IP数据包中首部各个字段的意义。
四、实验步骤
1．打开科来网络分析系统，开始捕获数据包。
2．用浏览器访问百度，用ping 命令探测临机、网关和百度。
3．停止捕获，观察捕获到的数据包。
访问百度：
Ping临机如图：
Ping网关如图：
Ping百度如图：
4．将访问百度以及ping 临机、网关和百度的IP 数据包首部中各字段的值记录在下表中，需要记录IP 数据报的版本号、首部长度、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、上层协议、源地址和目的地址。
5．比较所记录的各字段的值，理解首部字段的含义和作用。
五、心得体会
经过上一次上机实践对网络命令的操作的结果分析，本次实践已经大概明白了网络命令的操作和作用和对网络命令的操作的结果分析…
六、实验要求
完成本次实验后，仔细观察所捕获的数据包，对网络层数据包首部的各字段进行整理，说明参数之间的关联性，进而加深理解网络层的工作过程。
思考与讨论：
1．在连续捕获到的数据包中，IPv4首部哪些字段的值是不变的？说明原因。
实验发现IPv4首部的版本号，首部长度，片偏移，生存时间这些值不变。
原因是不管ping哪个网址，这些字段在IP协议中都是规定好所占用的位数的，所以这些值不变。
2．在连续捕获到的数据包中，IPv4首部哪些字段的值是变化的？说明原因。
实验发现IPv4首部的总长度，标识，标志，源地址，目的地址的值会改变。
原因是ping不同的网址所获得的数据中，这些字段就会有不同的地址、标识、标志等。