第9章 IP数据报2010.ppt

1、基本要求： 通过本章的学习，了解IP数据报的基本格式、各字段的功能、IP数据报选项，掌握IP封装、分片与重组，理解IP数据报在传递过程中的差错与控制处理。理解ICMP的功能，了解IPv6数据报的格式及主要字段的功能，理解ICMPv6的功能。,第9章 IP数据报,教学重点和难点: IP数据报的作用、格式及主要字段的功能； IP数据报的封装、分片与重组； IP数据报在传递过程中的差错与控制处理； ICMP的功能； IPv6数据报的格式及主要字段的功能。,第9章 IP数据报,在讲解Ping，Tracert等命令前，我们首先了解IP协议、IP数据报、ICMP协议。下面首先从介绍IPv4协议开始。,第9

2、章 IP数据报,9.1 IP v4协议,9.1.1 IP v4数据报格式,9.1 IP v4协议,9.1 IP v4协议,9.1 IP v4协议,版本占 4 bit，指IP协议的版本,9.1 IP v4协议,首部长度占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位。,9.1 IP v4协议,服务类型占 8 bit，用来获得更好的服务这个字段以前一直没有被人们使用。,9.1 IP v4协议,总长度占 16 bit，指首部和数据之和的长度。,9.1 IP v4协议,标识：占 16 bit，它是一个计数器。,9.1 IP v4协议,标志：占 3 bit，最地位记为MF=1，表示后面还有分片，MF=0

3、，表示这是数据报片中最后一个。,9.1 IP v4协议,片偏移：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。偏移以 8 个字节为偏移单位。,9.1 IP v4协议,生存时间(8 bit)记为 TTL数据报在网络中的寿命，其单位为秒。,9.1 IP v4协议,协议(8 bit)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程。,9.1 IP v4协议,1. IP数据报的封装,9.1 IP v4协议,9.1.2 IP数据报的封装、分片和重组,在IP层下面的每一种数据链路层都有其自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，称为最大传输单元MTU（Ma

4、ximum Transfer Unit）。,9.1 IP v4协议,2. IP数据报分片,9.1 IP v4协议,不同数据链路层协议的MTU值,9.1 IP v4协议,路由器连接具有不同MTU的网络,3. IP数据报重组,9.1 IP v4协议,在最终的目的主机上将接收到的所有分片进行重新组装的过程就是IP数据报重组。这时要根据数据报的标识、偏移、标志等字段将分段的各个IP数据报重新组装成完整的原始数据报。,9.1.3 IP数据报选项,IP数据报选项,选项码,长度,选项数据,9.1 IP v4协议,9.1 IP v4协议,1. 源路由选项,源路由,9.1 IP v4协议,测试某特定网络的吞吐率

5、 使数据报绕开出错网络,9.1 IP v4协议,源路由选项的分类,严格源路由选项,松散源路由选项,规定IP数据报要经过路径上的每一个路由器，不允许更改源主机规定好的路由。,只给出IP数据报必须经过的一些“要点” ，并不给出一条完整的路径,时间戳就是记录IP数据报经过每一路由器时的当地时间。时间采用格林威治时间表示，以ms为单位。时间戳选项提供了IP数据报传输过程中的时域参数，用于分析网络吞吐率、拥塞情况、负载情况等。,9.1 IP v4协议,2. 时间戳,Internet Control Message Protocol，是IP的一部分，在IP协议栈中必须实现。 用途： 网关或者目标机器利用I

6、CMP与源通讯 当出现问题时，提供反馈信息用于报告错误 特点： 其控制能力并不用于保证传输的可靠性 它本身也不是可靠传输的 并不用来反映ICMP报文的传输情况,ICMP协议,9.2 ICMP协议,网络本身是不可靠的，在网络传输过程中，可能会发生许多突发事件并导致数据传输失败。网络层的IP协议是一个无连接的协议，它不会处理网络层传输中的故障，而位于网络层的ICMP协议却恰好弥补了IP的缺限，它使用IP协议进行信息传递，向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈。,ICMP协议,9.2 ICMP协议,ICMP报文,ICMP协议和IP协议之间的关系,9.2 ICMP协议,ICMP报文的格式,

7、9.2 ICMP协议,ICMP报文的类型,类型字段的值与ICMP报文的类型的关系,9.2 ICMP协议,代码字段的作用。例如： 类型：3 代码：0 = 网络不可达；1 = 主机不可达；2 = 协议不可用；3 = 端口不可达；4 = 需要段和DF设置；5 = 源路由失败；,ICMP协议,9.2 ICMP协议,类型8、代码0：回射请求。类型0、代码0：回射应答。类型11、代码0：超时。,ICMP协议,9.2 ICMP协议,9.2.3 任务1：Ping命令使用,9.2 ICMP协议,是在IP层中利用回应请求/应答ICMP报文 来测试目的主机或路由器的可达性的。,Ping命令,（1）监测网络的连通性，

8、检验与远程计算机或本地计算机的连接。 （2）确定是否有数据报被丢失、复制或重传。 （3）Ping在其所发送的数据报中设置时间戳（Timestamp），根据返回的时间戳信息可以计算数据包交换的时间，即RTT（Round Trip Time）。 （4）Ping校验每一个收到的数据报，据此可以确定数据报是否损坏。,9.2 ICMP协议,通过执行Ping命令主要可获得如下信息：,Ping命令选项,9.2 ICMP协议,Ping命令举例,9.2 ICMP协议,1. 连续发送Ping测试报文 连续发送Ping测试报文可以使用-t选项。如执行命令“ping 11.8.11.112 t”连续向IP地址为11.

9、8.11.112的主机发送Ping测试报文，可以使用Ctrlbreak显示发送和接收回应请求/应答ICMP报文的统计信息。 2. 自选数据长度的Ping测试报文 在默认情况下，Ping命令使用的测试报数据长度为32B，使用“-l Size”选项可以指定测试报数据长度。如使用命令“ping 11.8.11.112 l 1560”。,Ping命令举例,9.2 ICMP协议,3. 修改Ping命令的请求超时时间 默认情况下，系统等待1000ms的时间以便让每个响应返回。如果超过1000ms，系统将显示“请求超时（request timed out）”。在Ping测试数据报经过延迟较长的链路时，响应可

10、能会花更长的时间才能返回，这时可以使用“-w”选项指定更长的超时时间。如命令“ping 11.8.11.112 w 6000”指定超时时间为6000ms。,Ping命令举例,9.2 ICMP协议,4.不允许路由器对Ping探测报文分片 主机发送的Ping探测报文通常允许中途的路由器分片，以便使探测报文通过MTU较小的网络。如果不允许Ping探测报文在传输过程中被分片，可以使用“f ”选项。如果指定的探测报文的长度太长，同时又不允许分片，探测数据报就不可能到达目的地并返回应答。在以太网中，如果指定不允许分片的探测数据报长度为3000B，执行命令“Ping -f l 3000 10.8.10.3”

11、，那么，系统将给出目的地不可达报告 。,Tracert（跟踪路由）是路由跟踪实用程序，用于获得IP数据报访问目标时从本地计算机到目的主机的路径信息。 在MS Windows操作系统中该命令为tracert， 而在UnixLinux以及Cisco IOS中则为traceroute。 Tracert命令用IP生存时间 (TTL) 字段和 ICMP 差错报文来确定从一个主机到网络上其他主机的路由。,9.2 ICMP协议,9.2.4 任务2：tracert命令的使用,Tracert 命令格式： tracert -d -h MaximumHops -j HostList -w Timeout -R -S

12、 SrcAddr -4-6 TargetName,9.2 ICMP协议,9.2.4 任务2：tracert命令的使用,1. 要跟踪名为的主机的路径，输入命令: tracert 2. 要跟踪名为 的主机的路径并防止将每个IP地址解析为它的名称，输入命令: tracert -d ,9.2 ICMP协议,9.2.4 任务2：tracert命令的使用,1. 更大的地址空间 2. 更小的路由表 3. 增强的组播支持以及对流的支持 4. 支持即插即用 5. 更高的安全性,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.3.1 IPv6概述,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.3.2 IPv6数据报格式,9.3

13、 知识扩展：网际协议IPv6,IPv6的有 效载荷 (至64KB),IPv6的 基本报头 (40B),IPv6数据报基本报头格式,0,比特,版本(version) 4 bit。它指明了协议的版本，对 IPv6 该字段总是 6。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,0,比特,通信流类型(traffic class) 8 bit。这是为了区分不同的 IPv6 数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,流标号(flow label) 20 bit。 “流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报， “流”所经过的路径上的路由器都保证指明的

14、服务质量。 所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,有效载荷长度(payload length) 16 bit。它指明 IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是 64 KB。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,下一个首部(next header) 8 bit。它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,跳数限制(hop limit) 8 bit。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。,9.

15、3 知识扩展：网际协议IPv6,源地址 128 bit。是数据报的发送站的 IP 地址。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,目的地址 128 bit。是数据报的接收站的 IP 地址。,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,ICMPv6报文,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.4.1 ICMPv6报文分类,差错报文,信息报文,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.4.2 ICMPv6包格式,目标不可达(Destination Unreachable) 数据包超长（Packet TOO Big) 超时（Time Exceeded） 参数问题（Parameter Problem）,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.4.3 ICMPv6差错报文,ICMPv6差错报文分属以下四种范畴：,9.3 知识扩展：网际协议IPv6,9.4.4 ICMPv6信息报文,ICMPv6信息报文常用的