IP数据报的分片和重组
IP包格式详解
工作原理：当IP包在传输过程中遇到问题时，如目的不可达、路由问题等，源主机发 送ICMP报文给路由器或目的主机，帮助诊断和解决问题。
主要功能：ICMP提供了一些重要的诊断工具，如ping命令，用于测试主机之间的连 通性。
IP包安全防护措施
使用加密技术 保护IP包内容， 防止数据被窃
取或篡改
部署防火墙， 限制非法访问
和恶意攻击
定期更新和升 级操作系统、 应用程序和安 全设备，以修
复安全漏洞
实施安全审计 和日志记录， 监控网络流量
和异常行为
加密技术应用
加密技术可以保护IP包的内容，防止数据被窃取或篡改 常见的加密技术包括对称加密和公钥加密 对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，常见的对称加密算法有AES和DES 公钥加密使用不同的密钥进行加密和解密，常见的公钥加密算法有RSA和ECC
严格源路由：用于 指定数据包必须经 过特定的路径到达 目的主机
选项长度
长度范围：0-40字节 选项字段的长度不固定，取决于具体选项的长度和数量 选项字段长度必须为4字节的整数倍 选项字段长度不足时，需要填充0字节
选项内容
选项类型：标识IP选项的类型， 如路由器警告、时间戳等
选项长度：IP选项的长度，以 32位为单位
IP包重组的过程
IP包到达接收端
接收端检查IP包的头部信 息
根据头部信息，将IP包放 入重组缓冲区
按照IP包的序号进行排序， 完成重组
IP包安全问题与 防护措施
IP包面临的安全威胁
篡改数据：攻击者可以修改IP包中的数据，导致数据丢失或损坏 窃取信息：攻击者可以截获IP包中的敏感信息，如账号密码等 拒绝服务：攻击者可以发送大量的垃圾IP包，导致网络拥堵，影响正常通信 恶意软件传播：攻击者可以利用IP包传播病毒、木马等恶意软件
ip帧头 identification规律
ip帧头 identification规律IP帧头Identification规律：
IP帧头的Identification字段是一个16位的值，用于标识每个IP数据报。
在IPv4协议中，Identification字段的值由发送端设置，而接收端使用这个值来重组数据报。
Identification字段的规律主要体现在以下几个方面：
1. 唯一标识：每个IP数据报都有一个唯一的Identification字段值。
这个值在数据报发送时由发送端设置，并且保持不变，直到数据报被丢弃。
这样，接收端可以使用这个值来区分不同的IP数据报。
2. 递增规律：通常情况下，Identification字段的值在每次发送新的IP数据报时都会递增。
这意味着每个新的数据报都会有一个比前一个数据报值大的Identification字段值。
3. 循环利用：由于Identification字段是一个16位的值，所以当它达到最大值65535时，会重新从0开始。
这样，当发送端发送足够多的数据报时，Identification字段的值会重新循环利用。
4. 碎片重组：在IP数据报被分片传输时，所有分片都会具有相同的Identification字段值。
接收端使用这个值来将分片重组成完整的数据报。
总结来说，IP帧头的Identification字段是用于标识每个IP数据报的一个唯一值。
它递增地标识新的数据报，并且可以循环利用。
此外，它还被用于碎片的重组过程。
了解Identification字段的规律有助于理解IP数据报的传输和重组过程。
ip数据报的开销百分比
ip数据报的开销百分比
IP数据报是在网络层传输的基本数据单位，它负责将数据从源主机传输到目标主机。
然而，IP数据报的传输并不是完全免费的，它引入了一定的开销。
首先，IP数据报在传输过程中需要进行分片和重组。
当数据报的大小超过网络链路的MTU（最大传输单元）时，就需要进行分片，将数据报分成更小的片段进行传输。
这会增加一定的开销，因为每个片段都需要添加IP头部信息，包括源IP地址、目标IP地址等等。
其次，IP数据报还需要进行路由选择。
在传输过程中，数据报可能需要经过多个路由器进行中转，以找到最佳的路径到达目标主机。
这涉及到路由表的查询和路由器的转发决策，增加了一些处理和转发的开销。
此外，IP数据报还需要进行差错检测和纠正。
每个IP数据报都包含了校验和字段，用于检测数据在传输过程中是否出现了错误。
如果发现了错误，数据报可能需要进行重传或者进行纠正操作，这也会引入一定的开销。
综上所述，IP数据报的开销百分比取决于多个因素，包括数据报的大小、网络链路的MTU、路由选择的复杂性等等。
在实际网络中，这
些开销通常是很小的，对网络性能的影响有限。
然而，在一些特定的情况下，如网络拥塞或者大规模数据传输时，这些开销可能会变得更加显著。
因此，在设计网络应用或者进行性能优化时，需要考虑和评估这些开销对应用性能的影响。
ip数据报分片的原因与方法
ip数据报分片的原因与方法原因：IP数据报分片（Fragmentation）是指将较大的IP数据报划分为多个较小的数据报，以便在传输过程中能够适应不同类型的链路。
IP数据报分片的主要原因如下：1. 最大传输单位（MTU）限制：不同类型的网络链路具有不同的MTU，即每个链路所能承载的数据报最大字节数。
当一个数据报的大小超过某个链路的MTU时，就需要进行分片处理，以确保数据报能够在该链路上传输。
2. 设备性能限制：一些计算机系统或网络设备由于硬件性能限制，处理较大数据报时会有困难。
因此，数据报分片有助于提高这些设备的处理效率。
方法：IP数据报分片的方法主要包括以下几个步骤：1. 确定数据报是否需要分片：发送方首先检查数据报的大小是否超过链路的MTU。
如果没有超过，无需分片，直接进行传输。
如果超过了链路的MTU，则需要进行分片处理。
2. 计算分片数目和分片大小：发送方需要计算将数据报分割成多少个较小的数据报，以及每个分片的大小。
分片的大小需要是8字节的整数倍，以符合IP协议的要求。
3. 设置IP数据报头部信息：在每个分片的IP数据报头部，发送方需要设置以下信息：- 标识（Identification）：这是一个唯一的值，用于标识原始数据报。
所有分片具有相同的标识值，以便接收方重组时能够识别出属于同一个原始数据报的分片。
- 更多片标志（More Fragments）：如果一个分片后面还有其他的分片，则需要设置这个标志。
最后一个分片的更多片标志应为0。
- 片偏移（Fragment Offset）：这个值表示当前分片相对于原始数据报开头的偏移量。
片偏移的单位是8字节。
4. 分片数据报的传输：分片完成后，发送方将这些较小的数据报分别发送给接收方。
5. 数据报的重组：当接收方收到所有分片后，它会根据分片的标识和片偏移对这些分片进行重组，以恢复原始的数据报。
需要注意的是，IP数据报分片可能会导致网络效率降低，因为分片和重组过程需要额外的处理开销。
TCPIP协议中分包与重组原理介绍
TCPIP协议中分包与重组原理介绍TCP/IP协议中分包与重组原理介绍分片是分组交换的思想体现，也是IP协议解决的两个主要问题之一。
在IP协议中的分片算法主要解决不同物理网络最大传输单元(MTU) 的不同造成的传输问题。
但是分组在传输过程中不断地分片和重组会带来很大的工作量还会增加一些不安全的因素。
我们将在这篇小论文中讨论IP分片的原因、原理、实现以及引起的安全问题。
一、什么是IP分片IP分片是网络上传输IP报文的一种技术手段。
IP协议在传输数据包时，将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。
这一过程称为分片（fragmentation）。
二、为什么要进行IP分片每一种物理网络都会规定链路层数据帧的最大长度，称为链路层MTU(Maximum Transmission Unit).IP协议在传输数据包时，若IP 数据报加上数据帧头部后长度大于MTU，则将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。
比如说，在以太网环境中可传输最大IP报文大小（MTU）为1500字节。
如果要传输的数据帧大小超过1500字节，即IP数据报长度大于1472(1500-20-8=1472，普通数据报)字节，则需要分片之后进行传输。
三、IP分片原理及分析分片和重新组装的过程对传输层是透明的，其原因是当IP数据报进行分片之后，只有当它到达目的站时，才可进行重新组装，且它是由目的端的IP层来完成的。
分片之后的数据报根据需要也可以再次进行分片。
IP分片和完整IP报文差不多拥有相同的IP头，ID域对于每个分片都是一致的，这样才能在重新组装的时候识别出来自同一个IP报文的分片。
在IP头里面，16位识别号唯一记录了一个IP包的ID，具有同一个ID的IP分片将会重新组装；而13位片偏移则记录了某IP片相对整个包的位置；而这两个表中间的3位标志则标志着该分片后面是否还有新的分片。
这三个标志就组成了IP分片的所有信息(将在后面介绍)，接受方就可以利用这些信息对IP数据进行重新组织。
IP数据报的分片和重组
(2)如何标识同一个数据报分片的顺序？
(3)如何标识同一个数据报分片的结束？
00:03
标识
DF MF 片偏移量
信源机产生，每个 数据报唯一 解决了：标识同一 数据报的各个分片
标识分片在 原来数据报 文中的位置 解决了：分 片的顺序
DF (Do not Fragment)： 不分片位 DF=1，强制不允许分片
00:03
问题？
IP数据报的分片发生在哪里？ 源点主机会对IP分组进行分片吗？
00:03
数据报的分片控制
数据报的封装 (以太网帧类型0800H) 数据报首部 帧头 数据报数据区 帧数据区
问题：每种网络有固定的MTU，若IP报文长度大于 MTU，怎么办？
数据分片（如何分片？）
00:03
举例
例：IP数据报长度1420字节（假如首部无选项），网 络MTU620字节，如何分片？
首部 首部
数据1（600字节） 数据2（600字节） 数据（1600字节） 数据1（600字节）
数据3（200字节）
首部
首部
数据2（600字节）
数据3 （200字节）
00:03
问题？
(1)如何标识同一个数据报的各个分片？
长度 ID 段标识 =1500 =x =1 在数据字段1480 字节 偏移 =1480/8
偏移 =0
偏移 =185 偏移 =370
长度 ID 段标识 =1500 =x =1
长度 ID 段标识 =1040 =x =0
00:03
IP 数据报分片—举例ห้องสมุดไป่ตู้
需分片的 数据报 数据部分共 3980 字节
计算机三级考试复习知识点：IP数据报
计算机三级考试复习知识点：IP数据报计算机三级考试复习知识点：IP数据报IP数据报是IP协议使用的数据单元，互联层数据信息和控制信息的传递都需要通过IP数据报进行，同时也是计算机三级考试的重要内容，店铺整理了相关知识点，一起来复习下吧：1.IP数据报的格式IP数据报的格式可以分为报头区和数据区两部分，数据区包括高层需要传输的数据，而报头区是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。
通俗地说，数据报的数据区就像是一个信件，而信封上写明寄信人和收信人等信息后，就相当于是一个报头区。
把两者结合一起，就是一个IP数据报。
报头区包含了源IP地址、目的IP地址等控制信息，具体内容如下。
(1)版本和协议类型在IP报头中，版本字段表示该数据报对应的IP协议版本号，不同的IP协议版本规定的数据报格式稍有不同，目前使用的IP协议版本号为4。
协议字段表示该数据报数据区数据的高级协议类型(如TCP)，用于指明数据区数据的格式。
(2)长度报头中有两个表示长度的字段，一个为报头长度，另一个为总长度。
报头长度以32b为单位，指出该报头区的长度。
在没有选项和填充的情况下，该值为“5”。
总长度以8b为单位，表示整个IP数据报的总长度(其中包含报头区长度和数据区长度)。
(3)服务类型服务类型字段规定对本数据报的处理方式。
利用该字段，发送端可以为IP数据包分配一个转发优先级，并可以要求中转路由器尽量使用低延迟、高吞吐率或高可靠性的线路投递。
(4)生存周期IP数据报的路由选择具有独立性，因此从源主机到目的主机的传输延迟也具有随机性。
如果路由表发生错误，数据报就有可能进入一个死循环。
利用IP报头中的生存周期字段，可以有效的控制数据报在网络中无休止的流动。
在网络中，“生存周期”域随时间而递减，在该域为0时，报文将被删除，避免死循环的发生。
(5)头部校验和头部校验和用于保证IP数据报头的完整性。
注意，在IP数据报中，只含有报头校验字段，没有数据区校验字段。
IP报文的分片与重组（ipv6）
IP报⽂的分⽚与重组（ipv6）
总论：
IPv6的分⽚处理只在作为起点的发送端主机上进⾏，中间路由器不参与分⽚，可以减少路由器的负担，提⾼⽹速，所以呢，IPv6中的路径MTU发现功能必不可少，不过IPv6最⼩MTU为1280字节。
IPv6关于分⽚最主要的改变就是分⽚只在端主机上进⾏，中间⽹络只负责转发，上⼀篇中IPv4关于分⽚的16⽐特的Identification和3⽐特的Flags字段在IPv6中都没有了，IPv6的标准头⾸部长度是固定的40字节，Ipv6中的分⽚信息放在了IPv6的扩展⾸部⾥
关于何时Ipv6报⽂需要分⽚：
1. skb的长度⼤于PMTU发现的mtu值
2. 本地链路mtu⼩于1280字节
3. skb分⽚中的最⼤分⽚长度⼤于PMTU发现的mtu值
IPv6部分⾸部：
流标号-Flow Label
20⽐特，准备⽤于QoS
有效载荷长度-Payload Length
这16⽐特指的是包的数据部分，⽽不是像IPv4中的Total Length指包括⾸部在内的所有长度
下⼀个⾸部-Next Header
相当于IPv4中的协议字段，共8⽐特，通常表⽰IP的上⼀层是什么协议，⼀般为UDP，TCP，不过当IPv6有扩展⾸部的时候，该字段表⽰后⾯第⼀个扩展⾸部的协议类型
跳数限制-Hop Limit
8⽐特，就是IPv4中的TTL
IPv6扩展⾸部
扩展⾸部通常位于IPv6⾸部和TCP/UDP⾸部中间，且扩展⾸部没有长度限制，⽐如需要对IPv6的数据进⾏分⽚时，可以设置扩展域为
44（IPv6-Frag）。
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IP封装、分片与重组
IP数据报与帧封装
20:43
IP封装、分片与重组
IP数据报在互联网上传输的时候，它可能要跨越多个不 同种类的异构网络。在IP层下面有各种各样的异构网络，即 各种各样的数据链路层，每一种数据链路层都有其自己的特 定帧格式，每一种帧格式所能容纳的数据量是不一样的。 每种网络都规定了一个帧最多能够容纳的数据量，这一 限制称为最大传输单元(MTU，maximum transmission unit)。 一个IP数据报的长度只有小于或等于一个网络的MTU，才能 在这个网络中进行传输。 每种网络都规定了一个帧最多能够容纳的数据量，这一 限制称为最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。作为 一种高层网络数据，IP数据报最终也需要封装成帧进行传输。 当一个IP数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度 （即报头区加上数据部分）一定不能超过下层的数据链路层 的MTU值，否则无法传输。
数据1（600字节） 2（ 600字节） 数据（数据 1600 字节）
数据3（200字节）
数据1（600字节） 数据2（600字节）
数据3 （200字节）
首部 首部 首部
数据1：偏移量=0，MF=1
数据2：偏移量=75（600） MF=1
数据3: 偏移量=150(1200) MF=0
20:ห้องสมุดไป่ตู้3
问题：分片首部如何设置？
首部长度：若无选项，和原数据报相同，否则重新计算。 ID、标志域和片偏移量：如前所述。 总长度：分片首部的长度+分片数据部分的长度。 校验和：必须重新计算。（为什么？） 选项：EOL和NOP不可复制，LSR、SSR复制到所有分片 中，记录路由和时间戳选项只能复制到第一个分片中。
20:43
20:43
问题？
IP数据报的分片发生在哪里？ 源点主机会对IP分组进行分片吗？
20:43
数据报的分片控制
数据报的封装 (以太网帧类型0800H) 数据报首部 帧头 数据报数据区 帧数据区
问题：每种网络有固定的MTU，若IP报文长度大于 MTU，怎么办？
数据分片（如何分片？）
20:43
20:43
MF (More Fragment)：片未 完位 MF=0，是最后一片 MF=1，不是最后一片 解决了：分片的结束
如何组装？
组装时，需要重新设置首部的某些字段 (1)修改分片标志和片偏移量字段 (2)首部其它字段复制原来数据报首部的相应字段 标识符
DF MF
片偏移量
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首部 首部 首部 首部
问题：在何处重组分片？
信宿机 优点： 不会反复分片/重组 各分片可独立选路 路由软件简化 缺点： 可能浪费带宽 丢失可能性增加
IPv6使用路径MTU发现机制，路由器不再分片
20:43
IP 数据报分片—举例
例子： 4000字节数据报 MTU = 1500字节
长度= ID 段标识 4000 =x =0 偏移 =0 一个大数据报变为几个较小的数据报
长度 ID 段标识 =1500 =x =1 在数据字段1480 字节 偏移 =1480/8
偏移 =0
偏移 =185 偏移 =370
长度 ID 段标识 =1500 =x =1
长度 ID 段标识 =1040 =x =0
20:43
IP 数据报分片—举例
需分片的 数据报 数据部分共 3980 字节
首部
字节 0 1480 2960
偏移= 0
3979
首部 1 字节 0
数据报片 1 偏移 = 0/8 = 0
20:43
首部 2
1479 1480 数据报片 2 偏移 = 1480/8 = 185 2959
首部 3
2960 数据报片 3 偏移 = 2960/8 = 370 3979
举例
例：IP数据报长度1420字节（假如首部无选项），网 络MTU620字节，如何分片？
首部 首部
数据1（600字节） 数据 2（ 600字节） 数据（ 1600 字节） 数据1（600字节）
数据3（200字节）
首部
首部
数据2（600字节）
数据3 （200字节）
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问题？
(1)如何标识同一个数据报的各个分片？
(2)如何标识同一个数据报分片的顺序？
(3)如何标识同一个数据报分片的结束？
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标识
DF MF 片偏移量
信源机产生，每个 数据报唯一 解决了：标识同一 数据报的各个分片
标识分片在 原来数据报 文中的位置 解决了：分 片的顺序
DF (Do not Fragment)： 不分片位 DF=1，强制不允许分片