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  • 关于IP协议首部长度的计算

    千次阅读 2018-12-08 10:21:15
    看到《TCP/IP详解》IP协议中提到IP数据报首部长度是一个4比特字段,因此首部最长是60个字节。最小是20个字节。那么这个怎么算的呢? 先看下IP数据报报格式及首部中各个字段,如下图: 这里只看首部长度(报文长度)...

    0x00

    看到《TCP/IP详解》IP协议中提到IP数据报首部长度是一个4比特字段,因此首部最长是60个字节。最小是20个字节。那么这个怎么算的呢?
    先看下IP数据报报格式及首部中各个字段,如下图:
    在这里插入图片描述

    这里只看首部长度(报文长度)部分
    首部长度代表的是IP数据报头部的长度,即图中固定部分的长度。

    0x02

    1、为什么首部长度最小是20字节?

    图中每行是32bits(即4字节),图中标识的固定部分总共有5行,所以IP首部最小是20个字节(5行*4字节每行=20字节)

    2、为什么说首部长度最大是60个字节?

    首部长度是4bit,而2^4是16,所以它的取值范围是0-15(也可理解为4bit即是4个1,转换成十进制就是15),图中每行是4个字节(32bits),所以最大长度就是15*4=60字节。从中也就得知首部长度最小数字是5,即1001(因为IP首部最小是20字节)。
    PS: 也有理解说,首部长度就是固定以4个字节为单位。所以总是长度乘4,当然结果是一样的。

    3、另外记录下图中总长度字段

    总长度总字是16bits,以字节为单位。所以总长度最大是65535个字节,也即是IP分组的最大长度。 总长度=(4*首部长度) + 数据长度

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  • 事出反常必有妖,邪乎到家必有鬼。 整个TCP/IP协议中,IP协议是最核心的协议。 IP协议是不可靠的、无连接的服务。...正常的IP首部长度为20字节,IP首部最长长度为60字节。 20字节怎么来:因为:4bit + 4bit + 8bit...

    事出反常必有妖,邪乎到家必有鬼。

    整个TCP/IP协议中,IP协议是最核心的协议。

    IP协议是不可靠的、无连接的服务。

    何为不可靠?
    不能保证IP数据报能够成功到达目的地,传输的可靠×××给传输层或应用层去实现。

    何为无连接?
    IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。

    进入正题:

    正常的IP首部长度为20字节,IP首部最长长度为60字节。

    20字节怎么来:
    002::每天五分钟入门TCP/IP协议栈::IP协议之IP首部长度问题
    因为:
    4bit + 4bit + 8bit + 16bit + 16bit + 3bit + 13bit + 8bit + 8bit + 16bit + 32bit + 32bit + 0bit = 160bit
    8bit = 1Byte
    字节=Byte
    所以:
    160bit = 20Byte=20字节

    60字节怎么来:
    4位首部长度的意思是:The header length is the number of 32-bit words in the header。
    翻译过来的意思是:32bit字段在IP首部中的数量,4bit转换成10进制即为1+2+4+8=15。即为IP首部中32bit的字段的最大数量为15,看上图通俗理解为:
    002::每天五分钟入门TCP/IP协议栈::IP协议之IP首部长度问题

    总共有15行,一行32bit,那加起来就是:15 x 32bit = 15 x (32/8 Byte) = 60 Byte = 60字节

    转载于:https://blog.51cto.com/mangguostudy/2107410

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  • IP协议首部结构分析

    千次阅读 2013-05-22 09:31:59
    IP协议首部主要字段 IP数据报的格式如图1所示。普通的IP首部长为20个字节(不含选项字段)。 图1 数据报格式 IP目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作IPv4。IP协议首部的具体格式内容: ◆首部长度(IHL):...

    http://network.51cto.com/art/201009/227966.htm


    IP协议首部主要字段

    IP数据报的格式如图1所示。普通的IP首部长为20个字节(不含选项字段)。

    图1 数据报格式

    图1 数据报格式

    IP目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作IPv4。IP协议首部的具体格式内容:

    ◆首部长度(IHL):首部占32 bit字的数目,包括任何选项。由于它是一个4比特字段,因此首部最长为60个字节。普通IP数据报(不含选项字段)字段的值是5,首部长度为20字节。

    ◆服务类型(TOS):包括一个3 bit的优先权子字段(现在已被忽略),4 bit的TOS子字段和1 bit未用位(必须置0)。

    ◆总长度字段(Total Length):整个IP数据报的长度,以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段,可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。该字段长16比特,所以,IP数据报最长可达65535字节

    ◆标识字段(Identification)、标志字段(Flags)、片偏移量字段(Fragment Offset):用来控制数据报的分片和重组。其中,标识字段唯一标识主机发送的每一份数据报,通常每发送一份报文它的值就会加1。

    ◆生存时间字段TTL(Time to Live):数据报可以经过的最多路由设备数。

    ◆首部检验和字段(Header Checksum):根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。

    ◆源IP地址和目的IP地址:每一份IP数据报都包含源IP地址和目的IP地址,分别指定发送方和接收方。

    ◆选项(Options):选项是最后一个字段,是可变长的可选信息。


    http://en.wikipedia.org/wiki/IPv4_header#Header


    An IP packet consists of a header section and a data section.

    An IP packet has no data checksum or any other footer after the data section. Typically thelink layer encapsulates IP packets in frames with a CRC footer that detects most errors, and typically the end-to-end TCP layer checksum detects most other errors.[11]

    Header

    The IPv4 packet header consists of 14 fields, of which 13 are required. The 14th field is optional (red background in table) and aptly named: options. The fields in the header are packed with the most significant byte first (big endian), and for the diagram and discussion, the most significant bits are considered to come first (MSB 0 bit numbering). The most significant bit is numbered 0, so the version field is actually found in the four most significant bits of the first byte, for example.

    IPv4 Header Format
    Offsets Octet 0 1 2 3
    Octet Bit 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
    0 0 Version IHL DSCP ECN Total Length
    4 32 Identification Flags Fragment Offset
    8 64 Time To Live Protocol Header Checksum
    12 96 Source IP Address
    16 128 Destination IP Address
    20 160 Options (if IHL > 5)
    Version 
    The first header field in an IP packet is the four-bit version field. For IPv4, this has a value of 4 (hence the name IPv4).
    Internet Header Length (IHL) 
    The second field (4 bits) is the Internet Header Length (IHL), which is the number of 32-bitwords in the header. Since an IPv4 header may contain a variable number of options, this field specifies the size of the header (this also coincides with the offset to the data). The minimum value for this field is 5 (RFC 791), which is a length of 5×32 = 160 bits = 20 bytes. Being a 4-bit value, the maximum length is 15 words (15×32 bits) or 480 bits = 60 bytes.
    Differentiated Services Code Point (DSCP)
    Originally defined as the Type of service field, this field is now defined by RFC 2474 for Differentiated services (DiffServ). New technologies are emerging that require real-time data streaming and therefore make use of the DSCP field. An example isVoice over IP (VoIP), which is used for interactive data voice exchange.
    Explicit Congestion Notification (ECN) 
    This field is defined in RFC 3168 and allows end-to-end notification of network congestion without dropping packets. ECN is an optional feature that is only used when both endpoints support it and are willing to use it. It is only effective when supported by the underlying network.
    Total Length 
    This 16-bit field defines the entire packet (fragment) size, including header and data, in bytes. The minimum-length packet is 20 bytes (20-byte header + 0 bytes data) and the maximum is 65,535 bytes — the maximum value of a 16-bit word. The largest datagram that any host is required to be able to reassemble is 576 bytes, but most modern hosts handle much larger packets. Sometimessubnetworks impose further restrictions on the packet size, in which case datagrams must be fragmented. Fragmentation is handled in either the host or router in IPv4.
    Identification 
    This field is an identification field and is primarily used for uniquely identifying fragments of an original IP datagram. Some experimental work has suggested using the ID field for other purposes, such as for adding packet-tracing information to help trace datagrams with spoofed source addresses.[12]
    Flags 
    A three-bit field follows and is used to control or identify fragments. They are (in order, from high order to low order):
    • bit 0: Reserved; must be zero.[note 1]
    • bit 1: Don't Fragment (DF)
    • bit 2: More Fragments (MF)
    If the DF flag is set, and fragmentation is required to route the packet, then the packet is dropped. This can be used when sending packets to a host that does not have sufficient resources to handle fragmentation. It can also be used forPath MTU Discovery, either automatically by the host IP software, or manually using diagnostic tools such asping ortraceroute.
    For unfragmented packets, the MF flag is cleared. For fragmented packets, all fragments except the last have the MF flag set. The last fragment has a non-zero Fragment Offset field, differentiating it from an unfragmented packet.
    Fragment Offset 
    The fragment offset field, measured in units of eight-byte blocks, is 13 bits long and specifies the offset of a particular fragment relative to the beginning of the original unfragmented IP datagram. The first fragment has an offset of zero. This allows a maximum offset of (213 – 1) × 8 = 65,528 bytes, which would exceed the maximum IP packet length of 65,535 bytes with the header length included (65,528 + 20 = 65,548 bytes).
    Time To Live (TTL) 
    An eight-bit time to live field helps prevent datagrams from persisting (e.g. going in circles) on an internet. This field limits a datagram's lifetime. It is specified in seconds, but time intervals less than 1 second are rounded up to 1. In practice, the field has become a hop count—when the datagram arrives at a router, the router decrements the TTL field by one. When the TTL field hits zero, the router discards the packet and typically sends anICMP Time Exceeded message to the sender.
    The program traceroute uses these ICMP Time Exceeded messages to print the routers used by packets to go from the source to the destination.
    Protocol 
    This field defines the protocol used in the data portion of the IP datagram. TheInternet Assigned Numbers Authority maintains alist of IP protocol numbers which was originally defined in RFC 790.
    Header Checksum 
    The 16-bit checksum field is used for error-checking of the header. When a packet arrives at a router, the router calculates the checksum of the header and compares it to the checksum field. If the values do not match, the router discards the packet. Errors in the data field must be handled by the encapsulated protocol. BothUDP andTCP have checksum fields.
    When a packet arrives at a router, the router decreases the TTL field. Consequently, the router must calculate a new checksum.RFC 1071 defines the checksum calculation:
    The checksum field is the 16-bit one's complement of the one's complement sum of all 16-bit words in the header. For purposes of computing the checksum, the value of the checksum field is zero.
    For example, consider Hex 4500003044224000800600008c7c19acae241e2b (20 bytes IP header):
    Step 1) 4500 + 0030 + 4422 + 4000 + 8006 + 0000 + 8c7c + 19ac + ae24 + 1e2b = 2BBCF (16-bit sum)
    Step 2) 2 + BBCF = BBD1 = 1011101111010001 (1's complement 16-bit sum)
    Step 3) ~BBD1 = 0100010000101110 = 442E (1's complement of 1's complement 16-bit sum)
    To validate a header's checksum the same algorithm may be used – the checksum of a header which contains a correct checksum field is a word containing all zeros (value 0):
    2BBCF + 442E = 2FFFD. 2 + FFFD = FFFF. the 1'S of FFFF = 0.
    Source address
    This field is the IPv4 address of the sender of the packet. Note that this address may be changed in transit by anetwork address translation device.
    Destination address
    This field is the IPv4 address of the receiver of the packet. As with the source address, this may be changed in transit by anetwork address translation device.
    Options
    The options field is not often used. Note that the value in the IHL field must include enough extra 32-bit words to hold all the options (plus any padding needed to ensure that the header contains an integral number of 32-bit words). The list of options may be terminated with an EOL (End of Options List, 0x00) option; this is only necessary if the end of the options would not otherwise coincide with the end of the header. The possible options that can be put in the header are as follows:
    Field Size (bits) Description
    Copied 1 Set to 1 if the options need to be copied into all fragments of a fragmented packet.
    Option Class 2 A general options category. 0 is for "control" options, and 2 is for "debugging and measurement". 1, and 3 are reserved.
    Option Number 5 Specifies an option.
    Option Length 8 Indicates the size of the entire option (including this field). This field may not exist for simple options.
    Option Data Variable Option-specific data. This field may not exist for simple options.
    • Note: If the header length is greater than 5, i.e. it is from 6 to 15, it means that the options field is present and must be considered.
    • Note: Copied, Option Class, and Option Number are sometimes referred to as a single eight-bit field – theOption Type.
    The following two options are discouraged because they create security concerns:Loose Source and Record Route (LSRR) andStrict Source and Record Route (SSRR). Many routers block packets containing these options.[13]

    Data

    The data portion of the packet is not included in the packet checksum. Its contents are interpreted based on the value of the Protocol header field.

    In a typical IP implementation, standard protocols such as TCP and UDP are implemented in theOS kernel, for performance reasons. Other protocols such as ICMP may be partially implemented by the kernel, or implemented purely in user software. Protocols not implemented in-kernel, and not exposed by standard APIs such asBSD sockets, are typically implemented using a 'raw socket' API.

    Some of the common protocols for the data portion are listed below:

    Protocol Number Protocol Name Abbreviation
    1 Internet Control Message Protocol ICMP
    2 Internet Group Management Protocol IGMP
    6 Transmission Control Protocol TCP
    17 User Datagram Protocol UDP
    41 IPv6 encapsulation ENCAP
    89 Open Shortest Path First OSPF
    132 Stream Control Transmission Protocol SCTP

    See List of IP protocol numbers for a complete list.


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  • IP 协议首部格式以及(ARP,RARP,ICMP,IGMP)

    千次阅读 2018-04-15 11:13:35
    IP协议首部格式 地址解析协议 ARP 逆向地址解析协议 RARP 网际控制报文协议 ICMP 网际组管理协议IGMP IP 数据报首部 IP数据报首部格式: 最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit 版本: 占 4 位,指 IP ...

    目录

    IP协议首部格式
    地址解析协议 ARP
    逆向地址解析协议 RARP
    网际控制报文协议 ICMP
    网际组管理协议IGMP


    IP 数据报首部

    IP数据报首部格式:

    最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit

    版本:

    占 4 位,指 IP 协议的版本目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)

    首部长度:

    占4位,可表示的最大数值是15个单位(一个单位为 4 字节)因此IP 的首部长度的最大值是 60 字节

    区分服务:

    占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过.1998 年这个字段改名为区分服务.只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下都不使用这个字段

    总长度:

    占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节.总长度必须不超过最大传送单元 MTU

    标识:

    占16位,它是一个计数器,用来产生数据报的标识

    标志(flag):

    占3位,目前只有前两位有意义

    • MF

      • 标志字段的最低位是 MF (More Fragment)
      • MF=1 表示后面“还有分片”。MF=0 表示最后一个分片
    • DF

      • 标志字段中间的一位是 DF (Don’t Fragment)
      • 只有当 DF=0 时才允许分片

    片偏移:

    占12位,指较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置.片偏移以 8 个字节为偏移单位

    生存时间:

    占8位,记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一个 8 bit字段.推荐的初始值由分配数字 RFC 指定,当前值为 64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255

    协议:

    占8位,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, 1表示为 ICMP 协议, 2表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17表示为 UDP 协议

    首部检验和:

    占16位,只检验数据报的首部不检验数据部分.这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法

    源地址和目的地址:

    都各占 4 字节,分别记录源地址和目的地址

     


    地址解析协议 ARP

    说明:

    ARP 每一个主机都设有一个ARP高速缓存(ARP cache),里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表

    作用:

    通过IP地址得知其物理地址

    步骤:


    注意:

    • 网络上其他主机并不响应 ARP 询问,只有接收端主机接收到这个帧时,才向发送端主机做出这样的回应
    • ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题.若所要找的主机和源主机不在同一个局域网上,那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址,然后把分组发送给这个路由器,让这个路由器把分组转发给下一个网络.剩下的工作就由下一个网络来做
    • 从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的,主机的用户对这种地址解析过程是不知道的.
    • 主机或路由器要和本网络上另一个已知 IP 地址的主机或路由器进行通信,ARP 协议会自动地将该IP地址解析为链路层所需要的硬件地址

    四种典型情况:

    • 发送方是主机,要把 IP 数据报发送到本网络上的另一个主机.这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址
    • 发送方是主机要 IP 数据报发送到其他网络的主机.这时 ARP 找到本网络上某个路由器硬件地址.剩下工作由这个路由器完成
    • 发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机.这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址
    • 发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机.这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址.剩下的工作由这个路由器来完成

    报头格式:

    说明:

    • 硬件类型字段表示硬件地址的类型.它的值为1即表示以太网地址
    • 协议类型字段表示要映射的协议地址类型.它的值为 0x0800 即表示 IP 地址
    • 硬件地址长度协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度,以字节为单位.对于以太网上 IP 地址的 ARP 请求或应答来说,它们的值分别为 6 和 4
    • 操作字段指出四种操作类型,它们是 ARP 请求(值为1)、ARP 应答(值为 2 )、RARP 请求(值为 3 )和 RARP 应答(值为 4 )
    • 接下来的四个字段是发送端的硬件地址(在本例中是以太网地址)、发送端的协议地址( IP 地址)、目的端的硬件地址目的端的协议地址.

    参考链接:

    http://blog.csdn.net/tigerjb/article/details/7351992

     


    逆地址解析协议 RARP

    定义:

    逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址

    用途:

    这种主机往往是无盘工作站.因此 RARP 协议目前已很少使用

    RARP 与 RAP:

     


    网际控制报文协议 ICMP

    目的:

    为了提高 IP 数据报交付成功的机会

    注意:

    • 允许主机和路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告
    • ICMP不是高层协议,而是IP层的协议
    • ICMP报文作为IP层数据报的数据,加上数据报的首部,组成 IP 数据报发送出去
    • ICMP报文的前4个字节是统一的格式,共有三个字段:即类型,代码和检验和.接着的4个字节的内容与ICMP的类型有关

    种类:

    • ICMP 差错报告报文:
      • 终点不可达
      • 源点抑制(Source quench)
      • 时间超过
      • 参数问题
      • 改变路由(重定向)(Redirect)
    • ICMP 询问报文:
      • 回送请求和回答报文
      • 时间戳请求和回答报文

    报文格式:

    ICMP地址掩码请求和应答报文

    ICMP时间戳请求和应答报文

    ICMP不可达报文

    ICMP回显请求和回显应答报文格式

    ICMP超时报文

    ICMP重定向报文

    ICMP路由器请求报文格式

    ICMP路由器通告报文格式

    ICMP 源站抑制差错报文格式

     ICMP 类型:

     

    不应发送ICMP差错报告报文的情况:

    • 对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP 差错报告报文
    • 多播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文
    • 特殊地址(如127.0.0.0 或 0.0.0.0)的数据报不发送 ICMP差错报告报文

    网际组管理协议IGMP

    报文格式:

    作用:

    它是TCP/IP 协议族中负责IP 组播成员管理的协议,用来在IP 主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系

    功能:

    当一台主机加入到一个新的组时,它发送一个IGMP消息到组地址以宣告它的成员身份,多播路由器和交换机就可以从中学习到组的成员.利用从IGMP中获取到的信息,路由器和交换机在每个接口上维护一个多播组成员的列表

    两个阶段:

    • 加入:
      • 当主机加入新的多播组时,向多播组的多播地址发送IGMP 报文,声明自己要成为该组的成员.本地的多播路由器收到 IGMP 报文后,将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器
    • 询问:
      • 周期性地探询本地局域网上的主机,以便知道这些主机是否还继续是组的成员
    • 注意:
      • 因为组成员关系是动态的,因此本地多播路由器要只要对某个组有一个主机响应,那么多播路由器就认为这个组是活跃的
      • 但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应,则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器

    数据包:

    IGMP 使用 IP 数据报传递其报文(即 IGMP 报文加上 IP 首部构成 IP 数据报),但它也向 IP 提供服务

    具体措施:

    • 在主机和多播路由器之间的所有通信都是使用 IP 多播
    • 多播路由器在探询组成员关系时,只需要对所有的组发送一个请求信息的询问报文,而不需要对每一个组发送一个询问报文。默认的询问速率是每 125 秒发送一次
    • 当同一个网络上连接有几个多播路由器时,它们能够迅速和有效地选择其中的一个来探询主机的成员关系
    • 在 IGMP 的询问报文中有一个数值 N,它指明一个最长响应时间(默认值为 10秒)。当收到询问时,主机在 0 到 N 之间随机选择发送响应所需经过的时延。对应于最小时延的响应最先发送
    • 同一个组内的每一个主机都要监听响应,只要有本组的其他主机先发送了响应,自己就可以不再发送响应了
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  • IP协议首部格式 地址解析协议 ARP 逆向地址解析协议 RARP 网际控制报文协议 ICMP 网际组管理协议IGMP IP 数据报首部 IP数据报首部格式: 最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit ...
  • IP协议首部格式地址解析协议 ARP逆向地址解析协议 RARP网际控制报文协议 ICMP网际组管理协议IGMP IP 数据报首部 IP数据报首部格式: 最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit 版本: 占 4 位,指 ...
  • 5-ip协议首部分析二

    2018-04-23 22:37:56
    比如:在网络层传输的ip数据报总长度最大不能超过65535字节,如果超过了,要么对ip数据报进行分片传输,否则将丢弃。   那么问题来了,为什么是以8字节为单位?   它是由IP头部格式中的“总长度(16bit)...
  • IP协议首部格式 地址解析协议 ARP 逆向地址解析协议 RARP 网际控制报文协议 ICMP 网际组管理协议IGMP IP 数据报首部 IP数据报首部格式: 最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit ...
  • IP 数据报首部 ...占4位,可表示的最大数值是15个单位(一个单位为 4 字节)因此IP首部长度的最大值是 60 字节 区分服务: 占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过.1998...
  • IP协议首部格式地址解析协议 ARP逆向地址解析协议 RARP网际控制报文协议 ICMP网际组管理协议IGMP IP 数据报首部 IP数据报首部格式: 最高位在左边,记为0 bit;最低位在右边,记为31 bit 版本: 占 4 位,指 ...
  • IP协议 & IP首部

    2018-11-11 20:20:58
    IPv4协议详解 [1]IPv4报文结构 [2]使用tcpdump观察IPv4头部结构 在同一台机器上,使用telnet 127.0.0.1登陆本机,并用tcpdump抓取这个过程中telnet客户端和telnet服务器程序...当IP数据报长度>帧MTU时,它将...
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空空如也

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