电话网络的IP头部格式

  IP数据报头部格式如图2.21所示。它由20字节的固定长度部分和可变长度的任选部分组成。传送顺序是从上至下逐行发送,每行从左至右逐比特发送。各字段的意义为:
IP头部格式
  (1)版本(Version):4比特,给出生成该数据报的IP协议版本号。接收方如发现它与软件设定的版本号不符,则拒绝接收,以免按旧的格式错误地解释数据报内容。
  (2)头部长度(IHL):4比特,给出头部长度,长度单位为32bit字长。其最小长度为5,最大长度为15,即任选部分最大长度为40字节。
  (3)服务类型(TypeofService):8比特,用于主机告诉通信子网,它需要什么样的服务。其结构如图2.22所示。
  3比特的优先级(Precedence)子字段指明数据报的重要程度,按升序排序,"o"为正常优先级,"7"为网络控制分组,可供网络拥塞控制使用。标志位D、T、R分别表示主机对时延、吞吐址和可靠性的要
求;若相应位置"1"'表示希望低时延、高吞吐鼠和高可靠性。此信息可供路由器选路时参考。例如,话音通信可置D=1,大块文件传送可置T=1,路由器据此可选低时延的租用线或高吞吐量的卫星链路,还可根据要求确定路由算法中的成本函数。因为任何一种选择只能是各种性能的折衷,所以将D、T、R比特均置为"1"是没有什么意义的。另外它们 图2.22服务类型字段结构只是一种参考信息,并非强制要求,路由器找不到合适路由仍然要转发此数据报的,因为IP本身只提供尽力而为的无连接服务。
  尽管目前网络中的路由器对此子字段均不予处理,但是在理论上该子字段具有重要的意义。目前正在研究中的IP网络中的区别性业务就要以此为基础划分不同业务类别,予以不同的处理。IPV6除了保留此子字段外,还新定义了3个字节的“流标记",意图进一步细化对数据流的类型划分。
(4)总长度:16比特,指示包括头部和数据部分的数据报总长,长度单位为字节。最大指示长度可为65535字节。目前该上限值尚有富裕,对于最近出现的于兆比特网络该长度就显得短了。
(5)标识(Identification):16比特。用于数据报分片操作。
每个网络都对允许传送的分组最大长度有一定的限制,称之为MTU。其限制因素很多,例如:硬件限制(TDM时隙宽度)、操作系统(缓冲区长度)、分组协议(长度字段的比特数)、某些国内或国际标准所限希望减少重发次数;避免一个分组过长占用信道等。典型的MTU值,在以太网中约为1500字节,在FDDI中约为4470字节,在A1M网中仅为48字节。因此,在传送中途遇到MTU小于IP数据报长度的网络,就要求路由器将数据报分片(fragmentation)。为了使目的主机能够正确地重装,要求每个片段具有相同的标识值,以识别它是属于哪个数据报的。
(6)DF(DontFragment)比特:该位置"1"表示本数据报不能分片,因为目的主机不具备分片重装的能力,这样路由器可能不得不选择某个非最优的路由。如果路由器不能不分片,则丢弃该数据报,并向源主机回送一个错误信息。
(7)MF(MoreFragment)比特:该位置"1"指示还有后续分片,仅最后一个片段的MF=O。
(8)片段偏移值:13比特,指示本片段数据部分的首字节在原始数据报数据部分中的位置。偏移值的长度单位为8个字节,因为协议规定除最后一个片段外,每个片段的长度单位应为8字节的整数倍。第一个片段的偏移值恒为零。
  这样,源主机可以根据需要任意选择合适的数据报大小,分片由网络中的路由器自动进行,目的主机根据片段偏移值重装数据报,它并不要求各片段按序到达,最后根据各片段的偏移值和最后一个片段的长度可以知道片段是否收全,能否重装成原始的数据报。
(9)生存时间TIL-(Timetolive):8比特,又称寿命。单位为秒。源点发出W报时赋予一个初值,以后每经过一个路由器应根据排队和处理时延减去若干个单位。由于时延估计较为困难,实际做法是每经过一跳减l。当此值减为0时,该数据报就被丢弃,并向源主机发送一个告警分组。设置此参数的意义是防止由于路由表故障使数据报转发在网络中出现死循环或者超长路由。
(10)协议:8比特,指示该数据报应送给哪一个运输层进程,在整个Internet中为统一编号,由RFC1700规定。例如,TCP为6,UDP为17。
  (11)头部校验和:16比特,用以检测头部差错。其计算方法是:以16比特半字为计算单位。在发送端取该字段初值为零,对头部各个半字依次进行逐位异或运算,求得的值取反作为校验和发送。在接收端对各个半字,包括校验和,进行同样的运算,若尤差错其结果应为零。应注意,每个路由器应重新计算校验和,因为至少生存时间参数是要改变的。
(12)源地址和目的地址:各为32比特,指示源和目的主机的IP地址。
  (13)任选部分:任选部分的目的是用于版本更新、协议研究试验及放置一些很少用到的参数。每个任选项为可变长度,首先是1字节的参数标识,然后是1字节的长度指示,最后是数据。需要时任选部分应加填充字节,使整个任选部分为4字节的整数倍。
目前定义了5种任选项:
  安全选项:指示数据报信息的保密程度。一般不用。
  严格源端选路选项:规定了从源到目的地的全程路由,列出所有路由器的IP地址。供系统管理员在路由表损坏情况下发送紧急数据报,也可用作定时测量。
  不严格源端选路选项:仅列出部分路由。要求数据报沿指定的IP地址序列传送,但允许经由其它中间路由器将数据报从一个站点送到表列的下一个站点。
  ·路由记录选项:路经的每一个路由器将其IP地址填入此选项,供系统管理员跟踪,对路由算法进行排错。
.时戳选项:同路由记录选项,路由器除了填入其IP地址外,还要填入路经该点的时间。

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