IPv4 ist die vierte Version des Internetprotokolls (IP) und das erste weit verbreitete Protokoll, das die Grundlage der heutigen Internettechnologie bildet. Jedem mit dem Internet verbundenen Gerät und jeder Domäne wird eine eindeutige Nummer zugewiesen, die als IP-Adresse bezeichnet wird. Die IPv4-Adresse ist eine 32-Bit-Zahl, die aus vier Dezimalstellen besteht. Zwischen jedem Dezimaltrennzeichen steht eine Zahl zwischen 0 und 255. Beispiel: 192.0.2.235
Aufgrund der relativ neuen Natur von IPv6 ist IPv4 heutzutage immer noch die Grundlage für die meisten Internetvorgänge, und viele Geräte sind mit IPv4 konfiguriert. In dieser Situation können die meisten Geräte nicht über IPv6 kommunizieren, was dazu führt, dass viele Einzelpersonen, Unternehmen und andere weiterhin IPv4 benötigen. Als nächstes stellen wir das Paketformat von IPv4 vor.
IPv4-Paketformat
(1)Die VersionDas Feld umfasst 4 Bits und gibt die Version des IP-Protokolls an.
(2)IP-Header-LängeDieses Feld wird verwendet, um die Länge des IP-Headers zu beschreiben, da der IP-Header optionale Teile variabler Länge enthält. Dieser Abschnitt belegt 4 Bits mit einer Längeneinheit von 4 Bytes, was bedeutet, dass der Wert in dieser Region = IP-Header-Länge (in Bytes)/Längeneinheit (4 Bytes) ist.
(3)Art der Dienstleistung: 8 Bit lang.
PPP: Die ersten drei Ziffern definieren die Priorität des Pakets. Je wichtiger der Wert ist, desto wichtiger sind Big Data
000 (Routine) Normal
001 (Priorität) Priorität, wird für Datengeschäfte verwendet
010 (Sofort) sofort, für Datengeschäfte
011 (Flash) Blitzgeschwindigkeit für Sprachübertragung
100 (Flash-Overrides) schnell für das Videogeschäft
101 (kritisch) CRI/TIC/ECP kritisch für Sprachübertragung
110 (Internetsteuerung) Internetzwerksteuerung, die zur Netzwerksteuerung verwendet wird, z. B. Routing-Protokolle
111 (Netzwerksteuerung) Netzwerksteuerung, wird zur Netzwerksteuerung verwendet
DTRCO: Letzte 5 Ziffern
(1000) D-Verzögerung: 0: minimale Verzögerung, 1: Verzögerung so weit wie möglich minimieren
(0100) T Durchsatz: 0: maximaler Durchsatz (maximaler Durchsatz), 1: Versuchen Sie, den Datenverkehr so weit wie möglich zu erhöhen
(0010) R-Zuverlässigkeit: 0: maximaler Durchsatz, 1: maximale Zuverlässigkeit
(0001) M-Übertragungskosten: 0: minimale Montagkosten (minimaler Pfad-Overhead), 1: Kosten so weit wie möglich minimieren
(0000): normal (regulärer Dienst).
(4)Gesamtlänge des IP-Pakets: 16 Bit lang. Die Länge eines IP-Pakets wird in Bytes berechnet (einschließlich Header und Daten), daher beträgt die maximale Länge eines IP-Pakets 65.535 Bytes. Die Größe der Paketnutzlast ist also = Gesamtlänge des IP-Pakets – Länge des IP-Headers.
(5)Kennung: 16 Bit lang. Dieses Feld wird in Verbindung mit den Feldern Flags und Fragment Offer verwendet, um größere Pakete der oberen Ebene zu segmentieren. Nach demRouterTeilt ein Paket, werden alle kleinen Pakete, die aufgeteilt werden, mit demselben Wert markiert, sodass das Zielgerät unterscheiden kann, welches Paket zum geteilten Paket gehört.
(6)Flags: 3 Bit lang.
Die erste Ziffer dieses Feldes wird nicht verwendet.
Das zweite Bit ist das DF-Bit (Don't Fragment). Wenn das DF-Bit auf 1 gesetzt ist, zeigt es an, dass dasRouterDas Paket der oberen Schicht kann nicht segmentiert werden. Wenn ein Paket der oberen Schicht nicht ohne Segmentierung weitergeleitet werden kann, wird dasRouterverwirft das Paket der oberen Schicht und gibt eine Fehlermeldung zurück.
Das dritte Bit ist das MF-Bit (More Fragments). Wenn dieRouterSegmentiert ein Paket der oberen Schicht, setzt es das MF-Bit im Header des IP-Pakets mit Ausnahme des letzten Segments auf 1.
(7)Fragmentversatz: Eine Länge von 13 Bit, gemessen in Einheiten von 8 Oktetten. Gibt den Speicherort des IP-Pakets im Komponentenpaket an, das vom Empfänger zum Zusammenstellen und Wiederherstellen des IP-Pakets verwendet wird.
(8)Zeit zu leben (TTL): Die Länge beträgt 8 Bit, ursprünglich in Sekunden (s) ausgelegt, wird aber tatsächlich in Hops gemessen. Der empfohlene Standardwert ist 64. Bei der Übertragung von IP-Paketen wird diesem Feld zunächst ein bestimmter Wert zugewiesen. Wenn jeweils ein IP-Paket durchläuftRouterauf dem Weg, jederRouterUnterwegs wird der TTL-Wert des IP-Pakets um 1 reduziert. Wenn der TTL auf 0 reduziert wird, wird das IP-Paket verworfen. Dieses Feld kann verhindern, dass IP-Pakete aufgrund von Routing-Schleifen kontinuierlich im Netzwerk weitergeleitet werden.
(9)Protokoll: 16 Bit lang. Wird zur Korrektheitserkennung von IP-Headern verwendet, umfasst jedoch nicht den Datenabschnitt. Denn jederRoutermuss den TTL-Wert ändern, derRouterberechnet diesen Wert für jedes durchlaufende Paket neu
(10)Header-Prüfsumme: 16 Bit lang. Wird zur Korrektheitserkennung von IP-Headern verwendet, umfasst jedoch nicht den Datenabschnitt. Denn jederRoutermuss den TTL-Wert ändern, derRouterberechnet diesen Wert für jedes durchlaufende Paket neu
(11)Quell- und Zieladressen: Beide Adressen sind 32 Bit. Identifiziert die Ursprungs- und Zieladresse dieses IP-Pakets. Bitte beachten Sie, dass sich diese beiden Adressen während des gesamten Übertragungsprozesses nicht ändern, sofern nicht NAT verwendet wird.
(12)Optionen: Dies ist ein Feld variabler Länge. Dieses Feld ist optional und wird hauptsächlich zum Testen verwendet und kann vom Ursprungsgerät bei Bedarf neu geschrieben werden. Zu den optionalen Elementen gehören die folgenden:
•Lose Quellenführung: Geben Sie eine Reihe von IP-Adressen anRouterSchnittstellen. IP-Pakete müssen über diese IP-Adressen übertragen werden, es ist jedoch zulässig, mehrere Router zwischen zwei aufeinanderfolgenden IP-Adressen zu überspringen.
•Striktes Quellenrouting: Geben Sie eine Reihe von IP-Adressen anRouterSchnittstellen. IP-Pakete müssen über diese IP-Adressen übertragen werden. Wenn der nächste Hop nicht in der IP-Adresstabelle enthalten ist, weist dies auf einen Fehler hin.
•Route aufzeichnen: Notieren Sie die IP-Adresse der ausgehenden Schnittstelle des Routers, wenn das IP-Paket diese verlässtRouter.
•Zeitstempel: Zeichnen Sie die Zeit auf, zu der jeweils ein IP-Paket abgehtRouter.
•Polsterung: Da die Einheit der IP-Header-Länge 32 Bit beträgt, muss die Länge des IP-Headers ein ganzzahliges Vielfaches von 32 Bit sein. Daher füllt das IP-Protokoll nach der optionalen Option mehrere Nullen auf, um ein ganzzahliges Vielfaches von 32 Bit zu erreichen.
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