Ipv4和Ipv6數(shù)據(jù)報格式詳解

IPv4和IPv6數(shù)據(jù)報格式一、 IPv4數(shù)據(jù)報格式1）數(shù)據(jù)報可以分為報頭區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)來自上一層。 說明：首部和報頭和頭等字眼是同一意思。2）版本：指明IP協(xié)議是哪個版本， IPv4為0100。3）報頭長度：也叫首部長度，指明報頭區(qū)的長度。最小值為20個字節(jié)，最大值為60字節(jié)。說明：a.當沒有選項和填充字段時，32位（每行的長度）*5（5行固有的）=160位=20字節(jié)，這個時候4個比特位的值為0101，為什么呢？因為這里規(guī)定以4個字節(jié)為單位，如果把0101用換算成十進制，0101=5，5*4=20字節(jié)。如果4個比特位為1111，把1111換算成十進制則等于15，則它表示15*4=60個字節(jié)。（簡單記成換算成十進制后乘以4才等于它報頭區(qū)的字節(jié)數(shù)）b.當IP分組的首部長度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時，必須利用最后的填充字段加以填充。4）服務類型：轉發(fā)過程中對該數(shù)據(jù)報的處理方式。5）總長度：等于報頭區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)的長度相加。 說明：a.最大長度為65535個字節(jié)（當8個bit都等于1時），216-1=65535個字節(jié)。b. IP數(shù)據(jù)報的最大長度的確是65535字節(jié)。但是實踐中最大長度很少用，因為大多物理網(wǎng)絡都有長度限制，例如，數(shù)據(jù)鏈路層有自己的幀格式，其中包括了數(shù)據(jù)字段的最大長度，即最大數(shù)據(jù)傳輸單元MTU，當一個數(shù)據(jù)報封裝成鏈路層的幀時，此數(shù)據(jù)報的總長度一定不能超過下面的數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值，以太網(wǎng)把載荷長度限制在1500字節(jié)。6）標識：IP軟件在存儲器中維持一個計數(shù)器，每產生一個數(shù)據(jù)報，計數(shù)器就加1，并將此值賦給標識字段。但這個“標識”并不是序號，因為IP是無連接的服務，數(shù)據(jù)報不存在按序接收的問題。當數(shù)據(jù)報由于長度超過網(wǎng)絡的MTU而必須分片時，這個標識字段的值就被復制到所有的數(shù)據(jù)報的標識字段中。相同的標識字段的值使分片后的各數(shù)據(jù)報片最后能正確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報。附加：IP數(shù)據(jù)報在各個物理網(wǎng)絡中需要重新封裝：與路由器連接的各個網(wǎng)絡的MTU可能不同：當數(shù)據(jù)報超過網(wǎng)絡的MTU進行分片后，路由器可以為每個分片獨立選路：7）標志：占三位，但目前只有兩位有意義。標志字段中間位記為DF（Dont fragment），當DF=1時表示不允許分片，當DF=0時表示允許。標志中最低位（即最右）記為MF（more fragment），當MF=1時，表示后面“還有分片”，當MF=0時表示沒有。說明：|R|DF|MF|，R保留未用。8）片偏移：指的是該片偏移原始數(shù)據(jù)報開始處的位置，偏移的字節(jié)數(shù)是該值乘以8。說明：當數(shù)據(jù)報被分片后，每個片的總長度值要改為該片的長度值9）生存周期：其目的是防止無法交付的數(shù)據(jù)報無限制地在因特網(wǎng)中兜圍子，因而白白消耗網(wǎng)絡資源。最初的設計是以秒作為TTL的單位。每經過一個路由器時，就把TTL減去數(shù)據(jù)報在路由器消耗掉的一段時間。若數(shù)據(jù)報在路由器消耗的時間小于1秒，就把TTL值減1。當TTL值為0時，就丟棄這個數(shù)據(jù)報。10）協(xié)議：協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議，以便使目的主機的IP層知道應將數(shù)據(jù)部分上交給哪個處理過程。11）頭部校驗和：這個字段只檢驗數(shù)據(jù)報的首部部分（報頭區(qū)），但不包括數(shù)據(jù)部分（數(shù)據(jù)區(qū)）。這是因為數(shù)據(jù)報每經過一個路由器，都要重新計算一下首部檢驗和(一些字段，如生存時間、標志、片偏移等都可能發(fā)生變化)。不檢驗數(shù)據(jù)部分可減少計算的工作量。12）選項：占24位，IP數(shù)據(jù)報選項由選項碼、長度和選項數(shù)據(jù)三部分組成。選項碼：a.源路由：IP數(shù)據(jù)報穿越互聯(lián)網(wǎng)所經過的路徑是由源主機指定的應用場合：測試某特定網(wǎng)絡的吞吐率、使數(shù)據(jù)報繞開出錯網(wǎng)絡等。源路由選項分為:嚴格源路由選項：規(guī)定IP數(shù)據(jù)報要經過路徑上的每一個路由器。松散源路由選項：只給出IP數(shù)據(jù)報必須經過的一些“要點”。b.記錄路由選項：記錄IP數(shù)據(jù)報從源主機到目的主機所經過路徑上各個路由器的IP地址。c.時間戳選項:記錄IP數(shù)據(jù)報經過每一路由器時的當?shù)貢r間附加說明: IP互聯(lián)網(wǎng)利用ICMP傳輸控制報文和差錯報文，ICMP報文封裝在IP數(shù)據(jù)報中。二、 IPv6數(shù)據(jù)報格式IPv6報頭:說明：IPv6的報頭為40字節(jié)（32（每行長度）*2（前兩行）=64位=8字節(jié)，加上源IP和目的IP分別為16字節(jié)，總的等于40字節(jié)）1）數(shù)據(jù)報可以分為基本頭和擴展頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（相當與IPv4的數(shù)據(jù)區(qū)）。2）版本：指明IP協(xié)議是哪個版本， IPv6為0110。3）優(yōu)先級：用來區(qū)分不同IPv6數(shù)據(jù)包的類型或優(yōu)先級。（相當于IPv4的“服務類型”字段（TOS：type of service）。4）流標識：首先認識“流”就是因特網(wǎng)上從特定源到特定目的的一些列數(shù)據(jù)報。流所經過的路徑上的路由器都保證指定的服務質量（Qos），所有屬同一個流的數(shù)據(jù)都有相同的流標識。5）載荷長度：即有效載荷的長度，除首部（報頭）以外的字節(jié)數(shù)，包括擴展首部（擴展報頭）和數(shù)據(jù)部分。（相當于IPv4的“報頭長度”字段）6）下一首部：定義了緊跟在基本首部（IPv6報頭）后面的擴展首部（擴展報頭）的數(shù)字標識號（當有擴展首部時）或指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議（當沒有擴展首部時，這個時候相當于IPv4的“協(xié)議”字段）。 說明：a.下圖是數(shù)字標識號（包括各類型的擴展首部和上層協(xié)議等等）。說明：需要解釋的是當沒有擴展首部的時候，“下一首部”這一字段指明的是此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議，如果是TCP協(xié)議，則這里的值為6，UTP為17，ICMPv6為58。而如果下一個是IPv6頭部（即IPv6報頭，新的一個數(shù)據(jù)報），則為41。如果其后沒有其它首部（包括基本首部和擴展首部）了，則為59。 b.下圖是為了形象理解“下一部首”定義的數(shù)字標識號的對象是誰，即后面的擴展報頭是什么類型是前面的下一部首通過數(shù)字標識號來說明的。7）跳數(shù)限制：相當與IPv4的“生存周期”字段。擴展報頭：6種類型：說明：a.這六種擴展頭是任選的，可選可不選，可以多選。b.IPv6強烈建議