【網絡】數據單元 - 網絡層 - IP 數據報

起序：本文摘錄於《計算機網絡（第七版）- 謝希仁》，裏面也有自己對 IP 數據報 的理解。

五層協議體系結構	數據單元（數據單位）
應用層	message（消息）
運輸層	segment（TCP 報文段） 或 datagram（UDP 用戶數據報）
網絡層	packet（IP 數據報（或簡稱數據報、分組或包））
數據鏈路層	frame（幀）
物理層	bit（比特流）

一、IP 層的 IP 地址

在學習 IP 地址 之前，首先要理解 IP 地址 和 MAC 地址（硬件地址）的區別。

從層次的角度看，硬件地址是 數據鏈路層和物理層 使用的地址，而 IP 地址是 網絡層和以上各層 使用的地址，是一種 邏輯地址（稱IP地址爲邏輯地址是因爲IP地址是用軟件實現的）。

層級	地址類型
網絡層 [及以上]（IP 層）	IP 地址
數據鏈路層 [及以下]（MAC 層）	MAC 地址（硬件地址、物理地址）

# 查看自己的 IP 地址，命令行輸入 cmd
ipconfig

可以看到圖片上的內容：IPv4 地址 192.168.1.101，這就是自己電腦的 IP 地址。

二、IP 數據報的格式

在《計算機網絡（第七版）- 謝希仁》課本上，數據報 的格式是按圖片上顯示的，但實際上 數據報 的格式是一個 20 ~ 60 字節的長串，爲了更好的認識數據報，作者才採取 “格式化” 數據報的形式。

字段	表示意義
版本	佔 4 位，指 IP 協議的版本。標識 IPv4 或 IPv6。
首部長度	佔 4 位，可表示的 最大十進制 數值是15（二進制 1111），規定 最小十進制 數值是 5（二進制 0101）。 首部長度字段所表示數的單位是 32 位字（注：不是 32 位字節，也不是 32 位），一個 32 位字 長是 4 字節。 因爲首部長度佔 4 位，就可以知道 數據報 最大是 60字節（15 個 32 位字），最小是 20字節 （5 個32 位字）。 最常用的首部長度是 20 字節（即首部長度爲 0101）。
區分服務	佔 8 位，運營商（移動、聯通、電信等）一般會使用，還有一些賣專線的運營商，爲了提高服務質量，提升客戶的體驗感，運營商會使用。
總長度	佔 16 位，指 首部 和 數據部分 的長度，單位是字節。最常用的以太網規定 最大傳輸單元（MTU）值是 1500 字節。 若所傳送的數據報長度超過數據鏈路層的 MTU 值，就必須把過長的數據報進行 分片處理。（這裏不介紹 分片處理）。 總長度的計算方式：IP 數據報 的長度 + 數據部分 的長度。（也就是從 網絡層及以上的數據長度之和）
標識	佔 16 位，用來區分不同的 IP 分片數據流。
標誌（flag）	佔 3 位，目前只有兩位有意義。 第一位保留； 第二位爲 1 代表爲分片，爲 0 代表已分片； 第三位爲 0 代表最後一個分片，爲 1 代表還有後續分片。
片偏移	佔 13 位，用來確定IP分片 在 IP 包 的位置（先後順序）。片偏移的單位是 8 個字節，每個分片的長度一定是 8字節（64位）的整數倍。
生存時間（TTL: Time To Live）	佔 8 位，指數據報在網絡中的壽命。目的：防止 無法交付的數據報 在網絡上 無限循環。
協議	佔 8 位，作用：用來區分上層協議，以便使 目的主機的 IP層 知道將 數據部分 上交給哪個協議進行處理。 表格下 有對常用 協議及字段值的簡介。注：TCP: 6 和 UDP: 17 對應的字段請熟記。
首部校驗和	佔 16 位，這個字段只校驗 數據報的首部，但不包括數據部分。也就是 當前介紹的內容。 作用：防止數據報在傳輸過程中可能由於外力干擾，比如：電磁波、雷電或者是信號本身的衰減等使得信號發生錯誤。
源地址	佔 32 位，發送請求的源主機的 IP 地址。
目的地址	佔 32 位，接收請求的目的主機的 IP 地址。
可選字段（長度可變）	長度可變，1 ~ 40 個 字節（這裏單位是字節），目的：爲了增加 IP 數據報的功能。

協議及對應的字段值（我說話算法，說在表格下有對常用協議及對應字段的簡介，沒騙你吧）

協議名	ICMP	IGMP	IP	TCP	EGP	IGP	UDP	IPV6	ESP	OSPF
協議字段值	1	2	4	6	8	9	17	41	50	89

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