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  • 2021-12-21 20:29:56

    如果题目中给出来固定首部,首部的长度是20  MTU(最大传输单元)

    第一步就是将总长度和MTU都减去20

    第二步:减去后就观察,总长度=多少个(MTU-20)+ 剩余的   就可以求出能分多少片了

    第三步:要求各数据报的长度   就拿上一步分好的各个数再加上固定首部20 就是数据报的长度

    第四步:求偏移量,第一次是从0开始的,所以第一次的偏移量就是0/8 =0 (为什么要除以8呢,1bit=8字节) 第二个数据报的地址就为0+MTU ,第二个偏移量就为MTU/8    以此类推,偏移量就为 上面分片的量/8     偏移量只能是整数,要是算成小数,说明你算错了。 

    第五步:MF的填写,原始数据包和最后一个的数据包的MF为0 其余数据报的MF都为1

    DF 全为0 

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  • IP数据报分片

    2020-12-22 18:30:18
    如果超过了最大传输单元就可以进行分片,有个前提是IP分组必须统一把自己的IP数据报分片,如果IP分组不同意分片就会返回一个ICMP的差错报文。 标识字段:经过分片的IP数据报所有的标识字段都是相同的 标志字段:有三...

    在链路层上边每一个数据帧都有一个可封装数据的上限,这个上限就叫最大传输单元MTU。比如以太网MTU是1500字节
    IP分组在向下传给数据链路层的时候加头加尾,形成数据帧,中间数据帧不能超过MTU
    在这里插入图片描述
    如果超过了最大传输单元就可以进行分片,有个前提是IP分组必须统一把自己的IP数据报分片,如果IP分组不同意分片就会返回一个ICMP的差错报文。
    标识字段:经过分片的IP数据报所有的标识字段都是相同的
    标志字段:有三位,低两位有效,中间位:DF = 0 表示 允许分片。最低位:MF = 0 表示最后一片/没有分片,否则就是后边还有分片。只有DF = 0 MF才有意义。
    片偏移量:片偏移量以8字节为单位,所以求偏移量要除以8.
    片偏移量求法:查看每段的其实字节数(数据部分),除以偏移量的单位
    在这里插入图片描述
    各个字段的单位是不一样的,计算总长度需要乘上单位大小。
    在这里插入图片描述

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  • 浅谈IP数据报分片与重组

    千次阅读 2021-09-25 14:28:25
    在IP数据报中,最大长度可以达到65535字节,但是很少有底层的物理层网络能够封装如此大的数据包,因此将IP数据报分片传输,目的主机将分片重组还原为一个数据报。 IP数据报 版本:占4位,表示该IP数据报使用的IP...

    大多数TCP/IP通信都建立在IP协议之上,可以使用Wireshark抓取IP数据包。在IP数据报中,最大长度可以达到65535字节,但是很少有底层的物理层网络能够封装如此大的数据包,因此将IP数据报分片传输,目的主机将分片重组还原为一个数据报。

    IP数据报
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    版本:占4位,表示该IP数据报使用的IP协议版本。代表IPv4
    首部长度:占4位,可表示最大数值是15个单位,1单位=4字节,所以IP首部最长位60字节。固定长度20字节。
    总长度:数据报的长度,占16位=首部+数据,单位为字节,因此理论上数据报的最大长度为2^16-1=65535字节,总长度不能超过最大传送单元MTU。
    上层协议标识:占用8位二进制位,IP协议可以承载各种上层协议,目标端根据协议标识就可以把收到的IP数据报送到TCP或UDP等处理此报文
    标志:占3位。只有前2位有意义。最低位:MF MF=1:后边还有分片 MF=0:表示最后一个分片。
    片偏移:13位。较长数组在分片后某片在原分组中的相对位置。
    生存时间:TTL。数据报在网络汇总可通过路由器的最大值。
    协议:表示数据报使用的哪个协议。的上层协议了。
    首部检验和:首部检验IP和占16位,在IP数据报首部中进行容错检验。
    源地址:源地址占32位,指明源主机的IP地址。在IP数据报从源主机发送到目的主机的时间内,这个字段必须保持不变。
    目的地址:目的地址占32位,指明目的主机的IP地址,在IP数据报从源主机发送到目的的主机的时间内。

    最大传输单元(MTU)

    在维基百科中 MTU 是这样定义:

    In computer networking, the maximum transmission unit (MTU) is the size of the largest protocol data unit (PDU) that can be communicated in a single network layer transaction.

    大体的意思就是,在计算机网络中,最大传输单元 (MTU) 是可以在单个网络层事务中进行通信的最大协议数据单元 (PDU) 的大小。

    对于不同的物理网络协议,MTU的值是不同的,物理层网络的MTU是由硬件决定的,通常网络的速度越高,MTU就越大。

    在这里插入图片描述
    IP数据报在从源节点到目的节点的传输过程中往往要经过多个不同的网络。由于各种物理网络存在差异,对帧的最大长度有不同的规定,各个物理网络的最大传输单元MTU可能不同。

    如何确定网络MTU

    下面我们在linux下,ping一下www.baidu.com

    ping www.baidu.com -s 1400

    在这里插入图片描述
    如果能ping通,说明此MTU是可以的。如果设置了过大的MTU,就可能会导致很多服务无法使用的问题。

    数据报分片

    当IP层要传送的数据大于物理网络的最大传输单元时,必须将IP数据报分片传输。分片就是将一个数据报划分成若干更小的单元,以适应底层物理网络的MTU。

    当数据报分片时,每个分片都会得到一个首部。分片首部的大部分内容和原数据相同,如IP地址、版本号、协议和标识等等。所不同的主要就是标志、总长度和分片偏移字段。分片可以带也可以不带原数据报的选项。

    当然,不管是否分片,检验和的总值都需要重新计算。

    标识(Identification)字段提供分片所属数据报的关键信息,是分片重组的依据。

    在这里插入图片描述
    为了保证唯一性,IP协议使用一个计数器标识数据报。当IP协议发送数据报时,就把这个计数器的当前值复制到标识字段中,并把这个计数器的值加1.

    同一个数据报的所有的分片具有相同的标识,也就是原始数据报标识。

    标志(Flags)字段占3位,用于表示该IP数据报是否允许分片以及是否是最后分片。

    在这里插入图片描述
    DF = 0 ,允许分片
    DF = 1 ,不允许分片
    MF = 0,最后一片
    MF = 1,不是最后一片

    分片偏移字段指出本片在原始数据报数据区中的相对位置。

    Wireshark查看数据报分片

    要通过Wireshark抓取IP数据报分片过程的数据包,必须构造一个较大的数据包。我们常用的是ping命令传送的ICMP回送与应答报文,会封装到IP数据报中进行传递,该命令可指定要发送的字节数,可以产生一个比较大的数据包。这里使用Linux下执行如下命令。

    ping 192.168.192.1 -s 2048

    在这里插入图片描述以太网仅支持1500字节的MTU,要传送数据长度为2048字节的数据报,必须将其进行分片。

    我们展开序号448的数据包的IP协议树

    在这里插入图片描述
    数据总长度为1500(以太网的MTU),标识0xc76c,标志字段指示可以分片且有更多分片(More Fagments),分片偏移值0说明是第1个分片,数据部分长度为1480字节(因为还有20字节的首部)
    在这里插入图片描述
    分片的重组

    在这里插入图片描述
    同一个数据报各个分片到达目的地,必须被重组为一个完整的数据报。IP协议主要依据数据报首部中的标识、标志和分片偏移字段进行分片重组。

    分片可以在源主机或传输路径上的任何一台路由器上进行,而分片的重组只能在目的主机上进行,因为各分片作为独立数据报进行传输,在网络中可能沿不同的路径传输,在中间的某一个路由器上收齐同一数据报的各个分片不现实。另外不在中间进行重组可以简化路由器上的协议,有助于减轻路由器负担。

    对数据报进行分片必须改变标志、分片偏移和总长度3个字段的值,其余各字段必须被复制,另校验和的值总是要重新计算。

    在这里插入图片描述

    ICMP报文首部和ICMP数据
    在这里插入图片描述

    总结
    当IP层要传送的数据大于物理网络的最大传输单元时,必须将IP数据报分片传输。分片必须要满足两个条件:

    1、各分片尽可能大,但必须能够为帧所封装
    2、分片中数据的大小必须为8字节的整数倍,否则IP无法表达其偏移量。

    欢迎关注微信公众号【程序猿编码】,欢迎添加本人微信号(c17865354792)交流学习,共同进步~
    参考:RFC 1191

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  • ip数据报格式;ip数据报分片

    万次阅读 多人点赞 2018-05-28 10:33:29
    IPv4数据报格式:上图表示的数据,最高位在左边,记为0位;最低位在右边,记为31位。在网络中传输数据时,先传输0~7位,其次是8~15位,然后传输16~23位,最后传输24~31位。由于TCP/IP协议头部中所有的二进制数在网络...

    点击打开链接

    IPv4数据报格式:

    上图表示的数据,最高位在左边,记为0位;最低位在右边,记为31位。在网络中传输数据时,先传输0~7位,其次是8~15位,然后传输16~23位,最后传输24~31位。由于TCP/IP协议头部中所有的二进制数在网络中传输时都要求以这种顺序进行,因此把它称为网络字节顺序。在实际编程中,以其他形式存储的二进制数必须在传输数据前使用网络编程API相应的函数把头部转换成网络字节顺序。

    1)版本号:占用4位二进制数,表示该IP数据报使用的IP协议版本。目前Internet中使用的主要是TCP/IP协议族中版本号为4的IP协议。

    2)头长度:占用4位二进制位,此域指出整个报头的长度(包括选项),该长度是以32位二进制数为一个计数单位的,接收端通过此域可以计算出报头在何处结束及从何处开始读数据。普通IP数据报(没有任何选项)该字段的值是5(即20个字节的长度)。

    3)服务类型(TOS、type of service):占用8位二进制位,用于规定本数据报的处理方式。服务类型字段的8位分成了5个子域:

    (1)—优先权(0-7)数越大,表示该数据报优先权越高。网络中路由器可以使用优先权进行拥塞控制,如当网络发生拥塞时可以根据数据报的优先权来决定数据报的取舍。

    (2)—短延迟位D(Delay):该位置1时,数据报请求以短延迟信道传输,0表示正常延时。

    (3)—高吞吐量位T(Throughput):该位置1时,数据报请求以高吞吐量信道传输,0表示普通。

    (4)—高可靠位R(Reliability):该位置1时,数据报请求以高可靠性信道传输,0表示普通。

    (5)—保留位。

    目前在Internet中使用的TCP/IP协议大多数情况下网络并未对TOS进行处理,但在实际编程时,有专门的函数来设置该字段的各域。一些重要的网际应用协议中都设置了建议使用的TOS值:

    从上表可以看出,对于与用户直接交互的应用,一般使用短延时;对于有大量数据需要进行传输的应用,一般选用高吞吐量;对于数据报要传输控制信息的应用,一般选用高可靠性。在数据报的生存期内不支持TOS的,TOS字段就设置为0x00。

    4)总长度:占用16位二进制位,总长度字段是指整个IP数据报的长度(报头区+数据区),以字节为单位。利用头部长度字段和总长度字段就可以计算出IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长度为16位二进制数,因此理论上IP数据报最长可达65536个字节(事实上受物理网络的限制,要比这个数值小很多)。

    5)生存时间(TTL,time to live):占用8位二进制位,它指定了数据报可以在网络中传输的最长时间。实际应用中把生存时间字段设置成了数据报可以经过的最大路由器数。TTL的初始值由源主机设置(通常为32、64、128或256),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减1。当该字段为0时,数据报就丢弃,并发送ICMP报文通知源主机,因此可以防止进入一个循环回路时,数据报无休止地传输下去。

    6)上层协议:占用8位二进制位,IP协议可以承载各种上层协议,目标端根据协议标识就可以把收到的IP数据报送到TCP或UDP等处理此报文的上层协议了。

    常用网际协议编号:

    7)校验和:占用16位二进制数,用于协议头数据有效性的校验,可以保证IP报头区在传输时的正确性和完整性。头部检验和字段是根据IP协议头计算出的检验和,它不对头部后面的数据进行计算。

    IP校验和主要是用来保证数据(IP报头)的完整性的。它用的算法非常简单, 就是反码求和校验。需要注意的是反码求和又叫1的补码(one'scomplement), 而2的补码就是我们通常说的补码求和了。校验算法具体如下。

      ①发送方

       1)将校验和字段置为0,然后将IP包头按16比特分成多个单元,如包头长度 不是16比特的倍数,则用0比特填充到16比特的倍数;

       2)对各个单元采用反码加法运算(即高位溢出位会加到低位,通常的补码运算 是直接丢掉溢出的高位),将得到的和的反码填入校验和字段;

         3)发送数据包。

      ②接收方

       1)将IP包头按16比特分成多个单元,如包头长度不是16比特的倍数,则用 0比特填充到16比特的倍数;

       2)对各个单元采用反码加法运算,检查得到的和是否符合是全1(有的实现可 能对得到的和会取反码,然后判断最终值是不是全0);

    对IP首部检验和的算法如下:

           1)把IP数据包的校验和字段置为0;

      2)把首部看成以16位为单位的数字组成,依次进行二进制求和(注意:求和 时应将最高位的进位保存,所以加法应采用32位加法);

      3)将上述加法过程中产生的进位(最高位的进位)加到低16位(采用32位加 法时,即为将高16位与低16位相加,之后还要把该次加法最高位产生的 进位加到低16位)

      4)将上述的和取反,即得到校验和。

    为什么TCP/IP的在运输层和网络层都进行差错检测:IP层只对IP首部计算了检验和,而TCP/UDP检验和是对整个报文段进行的;TCP/UDP与IP不一定都必须属于同一个协议栈

    8)源地址:占用32位二进制数,表示发送端IP地址。

    9)目的地址:占用32位二进制数,表述目的端IP地址。

    ======================IP数据报分片和重组======================

    最大传输单元:(链路层能承载的最大数据量)

    IP数据报在互联网上传输时,可能要经过多个物理网络才能从源端传输到目的端。不同的网络由于链路层和介质的物理特性不同,因此在进行数据传输时,对数据帧的最大长度都有一个限制,这个限制值即最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit).

    同一个网络上的两台主机之间通信时,该网络的MTU值是确定的,不存在分片问题。分片问题一般只存在于具有不同MTU值的互联网中。由于现在互联网主要使用路由器进行网络连接,因此分片工作通常由路由器负责。

    当两台主机之间的通信要通过多个具有不同MTU值的网络时,MTU的瓶颈是通信路径上最小的MTU值,它被称为路径MTU。由于路由选择不一定是对称的(从A到B的路由可能与从B到A的路由不同),因此,路径MTU在两个方向上不一定是一致的,下表是几种常用网络的MTU值:

    分片:

    把一个数据报为了适合网络传输而分成多个数据报的过程称为分片,被分片后的各个IP数据报可能经过不同的路径到达目标主机。

    一个IP数据报在传输过程中可能被分片,也可能不被分片。如果被分片,分片后的IP数据报和原来没有分片的IP数据报结构是相同的,即也是由IP头部和IP数据区两个部分组成:

    分片后的IP数据报,数据区是原IP数据报数据区的一个连续部分,头部是原IP数据报头部的复制,但与原来未分片的IP数据报头部有两点主要不同:标志和片偏移:

    (1)标志:在IP数据报头部有一个叫“标志”的字段,用3位二进制数表示:

    不分片DF(Do not Fragment)标志如果被置1,则数据报在传输过程中不能被分片,如网络连通性测试命令ping就可以用-F参数设置为在数据传输时不分片,但这样当数据不能通过MTU较小的网络时,将产生数据不可达的错误。

    片未完MF(More Fragment)标志如果被置1,说明该数据报不是分片后的最后一个数据报,最后一个数据报的该位被置0。

    (2)片偏移:IP数据报被分片后,各片数据区在原来IP数据区中的位置用13位片偏移来表示。上图中分片1的偏移为0;分片2的偏移为600;分片3的偏移为1200。实际在IP地址中,由于偏移是以8个字节为单位进行计算的,因而在IP数据报中分片1的偏移是0;分片2的偏移是75;分片3的偏移是150。

    重组:

    当分了片的IP数据报到达最终目标主机时,目标主机对各分片进行组装,恢复成源主机发送时的IP数据报,这个过程叫做IP数据报的重组。

    在IP数据报头部中,标识用16位二进制数表示,它唯一地标识主机发送的每一份数据报。在一个数据报被分片时,每个分片仅把数据报“标识”字段的值原样复制一份,所以一个数据报的所有分片具有相同的标识

    目标端主机重组数据报的原理是:

    (1)根据“标识”字段可以确定收到的分片属于原来哪个IP数据报;

    (2)根据“标志”字段的“片未完MF”子字段可以确定分片是不是最后一个分片;

    (3)根据“偏移量”字段可以确定分片在原数据报中的位置。

    ========================IP数据报选项========================

    IP数据报“选项”主要有两大功能:

    1)用来实现对数据报传输过程中的控制,如规定数据报要经过的路由;

    2)进行网络测试,如一个数据报传输过程中经过了哪些路由器。

    IP“选项“域共分为四大类,每类分为若干个选项,每个选项有确定的编号:

    IP数据报“选项”由三个部分组成:选项码、选项长度和选项数据。选项码和选项长度各占一个字节,中,选项长度用于确定整个选项部分的长度;选项码又分为复制、选项类和选项号:

    复制:占一位,用来控制一个带有选项的IP数据报被分片后对选项的处理方式。该位置1时将选项复制到所有分片中;置0时将选项仅复制到第一个分片中。

    选项类和选项号用于确定该选项是哪类选项中的哪个选项,其实就是确定该选项的功能。

    1)源路由选择:是指IP数据报在互联网中传输时,所经过的路由是由发出IP数据报的源主机指定的,以区别于数据报在互联网中传输时由路由器的IP层自动寻径所得到的路由。

    通过设置源路由选择选项,可以测试网络中指定路由的连通性,以使数据报绕开出错的网络,也可用于测试特定网络的吞吐量。源路由选择可分为两类:严格源路由选择和宽松源路由选择。

    (1)—严格源路由选择有发送端规定IP数据报必须经过的路径上的每一个路由器,相邻路由器之间不得有中间路由器,并且所经过的路由器的顺序不可更改。如果一个路由器发送源路由所指定的下一个路由器不在其直接连接的网络上,那么它就返回一个“源路由失败”的ICMP差错报文。严格源路由选择选项格式如下:

    选项码字段为100 01001(0x89),即为0类9号选项。选项长度最大为39,可存放9个IP地址。因为IP头部长度字段只有4位二进制数,所以整个IP头部最长只能包括15(<24)个32位长的字(即60个字节)。由于IP头部固定长度为20字节,选项码、选项长度和指针共用去3个字节,因此剩下60-20-3=37个字节来存放IP地址清单,因而只能存放9个IP地址。

    (2)—宽松源路由选择:由发送方指明一个数据报经过的IP地址清单,但是在数据报传输的路径上,在选项中指定的两个IP地址之间可以有其他IP地址的路由器。格式与严格的相同,只是选项码字段值为0x83。

    2)记录路由:通过设置记录路由选项,IP数据报就可以记录数据报从源主机传输到目标主机时,所经过路径上的各个路由器的IP地址。记录路由选项的数据格式和严格源路由选择格式相同,但选项码字段值为0x87,指针初值为4,指向存放第一个IP地址的位置。每个路由器的IP地址存入选项的数据区中,指针字段的值也随着增加(从4开始到8,12,16,最大到36),它始终指向下一个存放IP地址的位置。当记录了9个IP地址后,指针字段的值为40,表示数据区已满。

    3)记录时间戳:就是IP数据报每经过一个路由器都记下它的IP地址和时间。时间戳中的时间以ms为单位,时间戳取值一般为格林威治时间(UT,Universal Time)自午夜开始计时的毫秒数时间戳选项格式如下:

    时间戳选项的选项码是0x44。选项长度表示选项的总长度(一般为36或40),指针指向下一个可用空间的指针(值为5、9、13等)。

    “溢出OF”字段表示因时间戳选项数据区空间不够而未能记录下来的时间戳个数;

    “标志FL”字段用于控制时间戳选项的格式,取值如下:




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    文章目录IP数据报格式及分片IP数据报首部结构体IP数据报分片1、最大传输单元MTU2、IP数据报的标识3、IP数据报的标识字段4、IP数据报的片偏移5、分片示例 IP数据报首部结构体 版本 4位版本号:指定IP协议的版本,...
  • 在TCP中MSS和MTU中讲到过分片, 分片 : 当IP数据报的字节大于了...IP数据报分片 数据分组发送并不一定是按照顺序发送的, 对端也不一定按顺序接收. 比如一段数据超过了MTU的值而被分成了1, 2, 3片, 发送时可能是先发...
  • 数据报分片后会对其进行排序 ,形成一个 完整的IP数据报 之后上传给传输层。但IP数据报之间是不保证有序的。 四、IP分片与TCP/UDP的联系: TCP: TCP三次握手时会商量好MSS值,其实也是根据下层的MTU值确定...
  • 实验报告三IP数据分片.doc

    千次阅读 2021-07-28 04:28:55
    实验报告三IP数据分片计算机网络实验报告实验名称:IP数据分片组号:一组角色号:B姓 名:班 级:学 号:日 期:2014.4.21一,实验目的学习IP数据报分片原理二,实验步骤本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行...
  • NULL 博文链接:https://lostyue.iteye.com/blog/540256

空空如也

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