第9章 IP數(shù)據(jù)報(bào)2010.ppt

1、基本要求： 通過本章的學(xué)習(xí)，了解IP數(shù)據(jù)報(bào)的基本格式、各字段的功能、IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)，掌握IP封裝、分片與重組，理解IP數(shù)據(jù)報(bào)在傳遞過程中的差錯(cuò)與控制處理。理解ICMP的功能，了解IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的格式及主要字段的功能，理解ICMPv6的功能。,第9章 IP數(shù)據(jù)報(bào),教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn): IP數(shù)據(jù)報(bào)的作用、格式及主要字段的功能； IP數(shù)據(jù)報(bào)的封裝、分片與重組； IP數(shù)據(jù)報(bào)在傳遞過程中的差錯(cuò)與控制處理； ICMP的功能； IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的格式及主要字段的功能。,第9章 IP數(shù)據(jù)報(bào),在講解Ping，Tracert等命令前，我們首先了解IP協(xié)議、IP數(shù)據(jù)報(bào)、ICMP協(xié)議。下面首先從介紹IPv4協(xié)議開始。,第9

2、章 IP數(shù)據(jù)報(bào),9.1 IP v4協(xié)議,9.1.1 IP v4數(shù)據(jù)報(bào)格式,9.1 IP v4協(xié)議,9.1 IP v4協(xié)議,9.1 IP v4協(xié)議,版本占 4 bit，指IP協(xié)議的版本,9.1 IP v4協(xié)議,首部長度占 4 bit，可表示的最大數(shù)值是 15 個(gè)單位。,9.1 IP v4協(xié)議,服務(wù)類型占 8 bit，用來獲得更好的服務(wù)這個(gè)字段以前一直沒有被人們使用。,9.1 IP v4協(xié)議,總長度占 16 bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度。,9.1 IP v4協(xié)議,標(biāo)識(shí)：占 16 bit，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器。,9.1 IP v4協(xié)議,標(biāo)志：占 3 bit，最地位記為MF=1，表示后面還有分片，MF=0

3、，表示這是數(shù)據(jù)報(bào)片中最后一個(gè)。,9.1 IP v4協(xié)議,片偏移：較長的分組在分片后某片在原分組中的相對(duì)位置。偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏移單位。,9.1 IP v4協(xié)議,生存時(shí)間(8 bit)記為 TTL數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，其單位為秒。,9.1 IP v4協(xié)議,協(xié)議(8 bit)字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機(jī)的 IP 層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過程。,9.1 IP v4協(xié)議,1. IP數(shù)據(jù)報(bào)的封裝,9.1 IP v4協(xié)議,9.1.2 IP數(shù)據(jù)報(bào)的封裝、分片和重組,在IP層下面的每一種數(shù)據(jù)鏈路層都有其自己的幀格式，其中包括幀格式中的數(shù)據(jù)字段的最大長度，稱為最大傳輸單元MTU（Ma

4、ximum Transfer Unit）。,9.1 IP v4協(xié)議,2. IP數(shù)據(jù)報(bào)分片,9.1 IP v4協(xié)議,不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的MTU值,9.1 IP v4協(xié)議,路由器連接具有不同MTU的網(wǎng)絡(luò),3. IP數(shù)據(jù)報(bào)重組,9.1 IP v4協(xié)議,在最終的目的主機(jī)上將接收到的所有分片進(jìn)行重新組裝的過程就是IP數(shù)據(jù)報(bào)重組。這時(shí)要根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)、偏移、標(biāo)志等字段將分段的各個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)重新組裝成完整的原始數(shù)據(jù)報(bào)。,9.1.3 IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng),IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng),選項(xiàng)碼,長度,選項(xiàng)數(shù)據(jù),9.1 IP v4協(xié)議,9.1 IP v4協(xié)議,1. 源路由選項(xiàng),源路由,9.1 IP v4協(xié)議,測試某特定網(wǎng)絡(luò)的吞吐率

5、 使數(shù)據(jù)報(bào)繞開出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò),9.1 IP v4協(xié)議,源路由選項(xiàng)的分類,嚴(yán)格源路由選項(xiàng),松散源路由選項(xiàng),規(guī)定IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過路徑上的每一個(gè)路由器，不允許更改源主機(jī)規(guī)定好的路由。,只給出IP數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過的一些“要點(diǎn)” ，并不給出一條完整的路徑,時(shí)間戳就是記錄IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過每一路由器時(shí)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間。時(shí)間采用格林威治時(shí)間表示，以ms為單位。時(shí)間戳選項(xiàng)提供了IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程中的時(shí)域參數(shù)，用于分析網(wǎng)絡(luò)吞吐率、擁塞情況、負(fù)載情況等。,9.1 IP v4協(xié)議,2. 時(shí)間戳,Internet Control Message Protocol，是IP的一部分，在IP協(xié)議棧中必須實(shí)現(xiàn)。 用途： 網(wǎng)關(guān)或者目標(biāo)機(jī)器利用I

6、CMP與源通訊 當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，提供反饋信息用于報(bào)告錯(cuò)誤 特點(diǎn)： 其控制能力并不用于保證傳輸?shù)目煽啃?它本身也不是可靠傳輸?shù)?并不用來反映ICMP報(bào)文的傳輸情況,ICMP協(xié)議,9.2 ICMP協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)本身是不可靠的，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，可能會(huì)發(fā)生許多突發(fā)事件并導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失敗。網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議是一個(gè)無連接的協(xié)議，它不會(huì)處理網(wǎng)絡(luò)層傳輸中的故障，而位于網(wǎng)絡(luò)層的ICMP協(xié)議卻恰好彌補(bǔ)了IP的缺限，它使用IP協(xié)議進(jìn)行信息傳遞，向數(shù)據(jù)包中的源端節(jié)點(diǎn)提供發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層的錯(cuò)誤信息反饋。,ICMP協(xié)議,9.2 ICMP協(xié)議,ICMP報(bào)文,ICMP協(xié)議和IP協(xié)議之間的關(guān)系,9.2 ICMP協(xié)議,ICMP報(bào)文的格式,

7、9.2 ICMP協(xié)議,ICMP報(bào)文的類型,類型字段的值與ICMP報(bào)文的類型的關(guān)系,9.2 ICMP協(xié)議,代碼字段的作用。例如： 類型：3 代碼：0 = 網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)；1 = 主機(jī)不可達(dá)；2 = 協(xié)議不可用；3 = 端口不可達(dá)；4 = 需要段和DF設(shè)置；5 = 源路由失??；,ICMP協(xié)議,9.2 ICMP協(xié)議,類型8、代碼0：回射請(qǐng)求。類型0、代碼0：回射應(yīng)答。類型11、代碼0：超時(shí)。,ICMP協(xié)議,9.2 ICMP協(xié)議,9.2.3 任務(wù)1：Ping命令使用,9.2 ICMP協(xié)議,是在IP層中利用回應(yīng)請(qǐng)求/應(yīng)答ICMP報(bào)文 來測試目的主機(jī)或路由器的可達(dá)性的。,Ping命令,（1）監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的連通性，

8、檢驗(yàn)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或本地計(jì)算機(jī)的連接。 （2）確定是否有數(shù)據(jù)報(bào)被丟失、復(fù)制或重傳。 （3）Ping在其所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)中設(shè)置時(shí)間戳（Timestamp），根據(jù)返回的時(shí)間戳信息可以計(jì)算數(shù)據(jù)包交換的時(shí)間，即RTT（Round Trip Time）。 （4）Ping校驗(yàn)每一個(gè)收到的數(shù)據(jù)報(bào)，據(jù)此可以確定數(shù)據(jù)報(bào)是否損壞。,9.2 ICMP協(xié)議,通過執(zhí)行Ping命令主要可獲得如下信息：,Ping命令選項(xiàng),9.2 ICMP協(xié)議,Ping命令舉例,9.2 ICMP協(xié)議,1. 連續(xù)發(fā)送Ping測試報(bào)文 連續(xù)發(fā)送Ping測試報(bào)文可以使用-t選項(xiàng)。如執(zhí)行命令“ping 11.8.11.112 t”連續(xù)向IP地址為11.

9、8.11.112的主機(jī)發(fā)送Ping測試報(bào)文，可以使用Ctrlbreak顯示發(fā)送和接收回應(yīng)請(qǐng)求/應(yīng)答ICMP報(bào)文的統(tǒng)計(jì)信息。 2. 自選數(shù)據(jù)長度的Ping測試報(bào)文 在默認(rèn)情況下，Ping命令使用的測試報(bào)數(shù)據(jù)長度為32B，使用“-l Size”選項(xiàng)可以指定測試報(bào)數(shù)據(jù)長度。如使用命令“ping 11.8.11.112 l 1560”。,Ping命令舉例,9.2 ICMP協(xié)議,3. 修改Ping命令的請(qǐng)求超時(shí)時(shí)間 默認(rèn)情況下，系統(tǒng)等待1000ms的時(shí)間以便讓每個(gè)響應(yīng)返回。如果超過1000ms，系統(tǒng)將顯示“請(qǐng)求超時(shí)（request timed out）”。在Ping測試數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過延遲較長的鏈路時(shí)，響應(yīng)可

10、能會(huì)花更長的時(shí)間才能返回，這時(shí)可以使用“-w”選項(xiàng)指定更長的超時(shí)時(shí)間。如命令“ping 11.8.11.112 w 6000”指定超時(shí)時(shí)間為6000ms。,Ping命令舉例,9.2 ICMP協(xié)議,4.不允許路由器對(duì)Ping探測報(bào)文分片 主機(jī)發(fā)送的Ping探測報(bào)文通常允許中途的路由器分片，以便使探測報(bào)文通過MTU較小的網(wǎng)絡(luò)。如果不允許Ping探測報(bào)文在傳輸過程中被分片，可以使用“f ”選項(xiàng)。如果指定的探測報(bào)文的長度太長，同時(shí)又不允許分片，探測數(shù)據(jù)報(bào)就不可能到達(dá)目的地并返回應(yīng)答。在以太網(wǎng)中，如果指定不允許分片的探測數(shù)據(jù)報(bào)長度為3000B，執(zhí)行命令“Ping -f l 3000 10.8.10.3”

11、，那么，系統(tǒng)將給出目的地不可達(dá)報(bào)告 。,Tracert（跟蹤路由）是路由跟蹤實(shí)用程序，用于獲得IP數(shù)據(jù)報(bào)訪問目標(biāo)時(shí)從本地計(jì)算機(jī)到目的主機(jī)的路徑信息。 在MS Windows操作系統(tǒng)中該命令為tracert， 而在UnixLinux以及Cisco IOS中則為traceroute。 Tracert命令用IP生存時(shí)間 (TTL) 字段和 ICMP 差錯(cuò)報(bào)文來確定從一個(gè)主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)的路由。,9.2 ICMP協(xié)議,9.2.4 任務(wù)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協(xié)議,9.2.4 任務(wù)2：tracert命令的使用,1. 要跟蹤名為的主機(jī)的路徑，輸入命令: tracert 2. 要跟蹤名為 的主機(jī)的路徑并防止將每個(gè)IP地址解析為它的名稱，輸入命令: tracert -d ,9.2 ICMP協(xié)議,9.2.4 任務(wù)2：tracert命令的使用,1. 更大的地址空間 2. 更小的路由表 3. 增強(qiáng)的組播支持以及對(duì)流的支持 4. 支持即插即用 5. 更高的安全性,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.3.1 IPv6概述,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.3.2 IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式,9.3

13、 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,IPv6的有 效載荷 (至64KB),IPv6的 基本報(bào)頭 (40B),IPv6數(shù)據(jù)報(bào)基本報(bào)頭格式,0,比特,版本(version) 4 bit。它指明了協(xié)議的版本，對(duì) IPv6 該字段總是 6。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,0,比特,通信流類型(traffic class) 8 bit。這是為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)。目前正在進(jìn)行不同的通信量類性能的實(shí)驗(yàn)。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,流標(biāo)號(hào)(flow label) 20 bit。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點(diǎn)到特定終點(diǎn)的一系列數(shù)據(jù)報(bào)， “流”所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指明的

14、服務(wù)質(zhì)量。 所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)報(bào)都具有同樣的流標(biāo)號(hào)。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,有效載荷長度(payload length) 16 bit。它指明 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴(kuò)展首部都算在有效載荷之內(nèi)），其最大值是 64 KB。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,下一個(gè)首部(next header) 8 bit。它相當(dāng)于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,跳數(shù)限制(hop limit) 8 bit。源站在數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)出時(shí)即設(shè)定跳數(shù)限制。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)將跳數(shù)限制字段中的值減1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為零時(shí)，就要將此數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。,9.

15、3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,源地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送站的 IP 地址。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,目的地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報(bào)的接收站的 IP 地址。,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,ICMPv6報(bào)文,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.4.1 ICMPv6報(bào)文分類,差錯(cuò)報(bào)文,信息報(bào)文,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.4.2 ICMPv6包格式,目標(biāo)不可達(dá)(Destination Unreachable) 數(shù)據(jù)包超長（Packet TOO Big) 超時(shí)（Time Exceeded） 參數(shù)問題（Parameter Problem）,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.4.3 ICMPv6差錯(cuò)報(bào)文,ICMPv6差錯(cuò)報(bào)文分屬以下四種范疇：,9.3 知識(shí)擴(kuò)展：網(wǎng)際協(xié)議IPv6,9.4.4 ICMPv6信息報(bào)文,ICMPv6信息報(bào)文常用的