【C++/Linux】TinyWebServer前置知识之IP协议详解

article/2025/7/5 8:44:03

目录

IPv4地址

分类

IP数据报分片

IP 协议在传输数据报时,将数据报分为若干分片(小数据报)后进行传输,并在目的系统中进行重组,这一过程称为分片(Fragmentation)。

IP模块工作流程​编辑


IP(网际互连协议,Internet Protocol)是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的 TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。

报文格式

版本:占4位,指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议的版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4(即IPv4),以后要使用IPv6(即版本6的IP协议)。

首部长度:占4位,可表示的0~15,单位是4B。因为IP首部的固定长度是20字节,因此首部长度字段的最小值是5(即二进制表示的首部长度是0101)。而当首部长度为最大值1111时(即十进制数的15),就表明首部长度达到最大值15个32位字长,即60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时,必须利用最后的填充字段加以填充。因此IP数据报的数据部分永远在4字节的整数倍时开始。首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用,但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度是20字节(即首部长度为0101),这时不使用任何选项。

区分服务:占8位,用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(DifferentiatedServices)。只有在使用区分服务时,这个字段才起作用,在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。总长度字段为16位,因此数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。

标识(identification)占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器,每产生一个数据报,计数器就加1,并将此值赋给标识字段。当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时,这个标识字段的值就被复制到所有的数据报片的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。

标志(flag)占3位,但目前只有低两位有意义。标志字段中的最低位记为MF(More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF(Don't Fragment),意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。

片偏移占13位。片偏移指出:较长的分组在分片后,某片在原分组中的相对位置。也就是说,相对于用户数据字段的起点,该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。这就是说,除了最后一个分片,长度一定是8字节(64位)的整数倍,最后一个分片可能是8字节(64位)的整数倍。

生存时间占8位,生存时间字段常用的英文缩写是TTL(Time To Live),表明这是数据报在网络中的寿命。由发出数据报的源点设置这个字段。其目的是防止无法交付的数据报无限制地在互联网中兜圈子(例如从路由器R1转发到R2,再转发到R3,然后又转发到R1),因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为TTL值的单位。每经过一个路由器时,就把TTL减去数据报在路由器所消耗掉的一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于1秒,就把TTL值减1。当TTL值减为零时,就丢弃这个数据报。

协议占8位,协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个协议进行处理。至少记住TCP和UDP(腾讯安全工程师笔试题)。

IPv4地址

分类

IP地址表示如下:

IP地址::={<网络号>,<主机号>}

二进制对于人类来说很难记忆,所以我们将IP地址分为上面的4个部分,每个部分8位(0-255),使用.分隔,就是点分十进制。

A类IP地址 地址范围1.0.0.1-126.255.255.254(二进制表示为:00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110)

B类IP地址地址范围128.1.0.1-191.254.255.254(二进制表示为:10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111110 11111111 11111110)

C类IP地址范围192.0.1.1-223.255.254.254(二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110)

D类IP地址范围224.0.0.1-239.255.255.254(二进制表示为:11100000 00000001 00000001 00000001 - 11101111 11111111 11111111 11111110)

A类是7位,应该是0-127呀,为什么是1-126呢?因为一些规定,有些ip作为了特殊ip,不能作为A类地址的网络。

除去特殊ip后

IP数据报分片

IP 协议在传输数据报时,将数据报分为若干分片(小数据报)后进行传输,并在目的系统中进行重组,这一过程称为分片(Fragmentation)。

MTU,物理网络一次传送的数据是有最大长度的,因此网络层的下层(数据链路层)的传输单元(数据帧)也有一个最大长度,这个最大长度值就是 MTU,每一种物理网络都会规定链路层数据帧的最大长度,比如以太网的 MTU 为 1500 字节。

IP 协议在传输数据报时,若IP数据报加上数据帧头部后长度大于 MTU,则将数据报切分成若干分片后再进行传输,并在目标系统中进行重组。IP 分片既可能在源端主机进行,也可能发生在中间的路由器处,因为不同网络的 MTU 是不一样的,而传输的整个过程可能会经过不同的物理网络。如果传输路径上的某个网络的 MTU 比源端网络的 MTU 要小,路由器就可能对 IP 数据报再次进行分片。分片数据的重组只会发生在目的端的 IP 层。

IP模块工作流程

从右往左分析:

先从网络驱动程序(网卡)中获取IP地址信息,将其放入到IP输入队列中。

对数据报的头部做CRC校验,判断数据报是否发生错误,确认无误,进行下一步操作。

检验是否接收端是本主机,如果目标IP地址是本网段中的某个IP地址,则将数据发送给具体主机,主机通过端口号确保发送给哪一个应用。如果不是则将该网段中的地址,进行数据报转发。

判断数据报是否允许转发,允许转发则转发,不允许则丢弃。

IP输出队列存放的是等待发送的IP数据报,除过要发送的IP地址外,还包括ICMP报文、TCP报文、UDP报文。


http://www.hkcw.cn/article/eUOFmtRvZS.shtml

相关文章

破局软件开发困境:一套‘一模到底‘的功能模型,如何撬动软件工程全数字化管控?

软件工程如同一场复杂的交响乐&#xff0c;功能模型是乐谱的主旋律&#xff0c;而需求、设计、开发、测试、运维、用户反馈、Bug、版本、状态等则是丰富的配器和节奏。传统模式下&#xff0c;这些元素常常各自为营&#xff0c;声部混乱&#xff0c;难以奏出和谐的乐章。如何才能…

RAG入门 - Retriever(1)

文章目录 环境准备知识库加载1. Retriever - embeddings &#x1f5c2;️1.1 将文档拆分为chunks1.2 词嵌入1.3 构建向量数据库Nearest Neighbor search algorithm &#xff08;最近邻搜索算法&#xff09;Distances &#xff08;距离&#xff09;点积&#xff08;Dot Product&…

Pyomo中线性规划接口的使用

之前在 Pyomo介绍-CSDN博客 中以饮食为例介绍过Pyomo的使用&#xff0c;执行以下命令&#xff1a; pyomo solve --solverglpk test_pyomo_linear_programming.py ../test_data/diet.dat 直接执行以上命令&#xff0c;不便之处有以下几点&#xff1a; (1).不能直接解析python文…

打开一个新的Maven工程要做的事情

新导入项目变成maven 1、检查环境配置 2.看有没有maven 3.在idea中配置maven 4、让配置文件添加到maven项目中 变成这样基本就成功了 调出service界面 可以同时选中启动多个项目 这里可以同时关闭多个项目

GNURadio实现MIMO OFDM文件传输

文章目录 前言一、理论基础二、使用方法1、打开虚拟机2、输入密码3、运行 grc 文件4、运行 三、流图及运行结果1、MIMO_simulation.grc2、MIMO_tx.grc3、MIMO_rx.grc 四、资源自取 前言 使用 GNU Radio Companion 驱动 USRP N320 实现 MIMO OFDM 收发测试。&#xff08;Ubuntu…

达梦数据库 Windows 系统安装教程

&#x1f9d1; 博主简介&#xff1a;CSDN博客专家、CSDN平台优质创作者&#xff0c;高级开发工程师&#xff0c;数学专业&#xff0c;10年以上C/C, C#, Java等多种编程语言开发经验&#xff0c;拥有高级工程师证书&#xff1b;擅长C/C、C#等开发语言&#xff0c;熟悉Java常用开…

【Day43】

DAY 43 复习日 作业&#xff1a; kaggle找到一个图像数据集&#xff0c;用cnn网络进行训练并且用grad-cam做可视化 进阶&#xff1a;并拆分成多个文件 今天代码见个人 Gitee仓库&#xff1a;LOVE/Python学习库https://gitee.com/love_hub/python-learning-library Github仓库&a…

贪心算法应用:装箱问题(BFD算法)详解

贪心算法应用&#xff1a;装箱问题(BFD算法)详解 1. 装箱问题与BFD算法概述 1.1 装箱问题定义 装箱问题(Bin Packing Problem)是组合优化中的经典问题&#xff0c;其定义为&#xff1a; 给定n个物品&#xff0c;每个物品有大小wᵢ (0 < wᵢ ≤ C)无限数量的箱子&#xf…

mysql(十五)

目录 子查询 1.准备工作 2--创建表格 3--插入数据 2.where 子查询单列单个数据 格式 查询 3.where 子查询单列多个数据(in) 格式 查询 使用子查询 4.from 多行多数据 格式 查询 子查询 将select的查询的返回结果 当成另外一个selet语句的内容去使用。 子查询放在()里面 注意…

Unity 环境搭建

Unity是一款游戏引擎&#xff0c;可用于开发各种类型的游戏和交互式应用程序。它由Unity Technologies开发&#xff0c;并在多个平台上运行&#xff0c;包括Windows、macOS、Linux、iOS、Android和WebGL。Unity也支持虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术&#xff0c;允许用户构建逼…

从0开始学习R语言--Day15--非参数检验

非参数检验 如果在进行T检验去比较两组数据差异时&#xff0c;假如数据里存在异常值&#xff0c;会把数据之间的差异拉的很大&#xff0c;影响正常的判断。那么这个时候&#xff0c;我们可以尝试用非参数检验的方式来比较数据。 假设我们有A&#xff0c;B两筐苹果&#xff0c…

NX847NX855美光固态闪存NX862NX865

NX847NX855美光固态闪存NX862NX865 美光固态闪存技术深度解析&#xff1a;NX847、NX855、NX862、NX865的多维探索 一、技术架构与核心优势 美光NX系列固态闪存的卓越性能源于其底层技术的创新突破。以G9 NAND技术为核心的产品线&#xff08;如NX865&#xff09;&#xff0c;…

秋招Day12 - 计算机网络 - UDP

说说TCP和UDP的区别&#xff1f; TCP使用无边界的字节流传输&#xff0c;可能发生拆包和粘包&#xff0c;接收方并不知道数据边界&#xff1b;UDP采用数据报传输&#xff0c;数据报之间相互独立&#xff0c;有边界。 应用场景方面&#xff0c;TCP适合对数据的可靠性要求高于速…

Baklib知识中台重塑企业知识生态

Baklib四库体系构建知识中枢 Baklib通过独创的四库体系&#xff08;显性知识库、隐性经验库、场景案例库、智能模型库&#xff09;&#xff0c;构建起企业知识管理的核心枢纽。显性知识库集中存储制度文档、产品手册等结构化信息&#xff0c;隐性经验库则通过问答社区、专家笔…

字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师(5)

接前一篇文章&#xff1a;字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师&#xff08;4&#xff09; 本文内容参考&#xff1a; ARM64架构启动流程_arm64 linux kernel 启动流程-CSDN博客 特此致谢&#xff01; 上一回讲解了“嵌入式充电站”发的一篇文章字节跳动社招面经——BSP驱动工…

超越与沉浸:关于意识觉醒的量子化生存艺术

一、现象世界的认知架构&#xff1a;从AR渲染到神经编译 人类意识系统犹如搭载生物算法的增强现实&#xff08;AR&#xff09;设备&#xff0c;每秒将4000万比特的原始感官数据&#xff0c;通过神经编译引擎压缩成40比特的认知全息图。在这个过程中&#xff1a; 海马体材质库自…

自主设计一个DDS信号发生器

DDS发生器 DDS信号发生器是直接数字频率合成技术&#xff0c;采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis&#xff0c;简称DDS)技术&#xff0c;把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平&#xff0c;并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采…

浏览器网站禁止黏贴,但是要交作业怎么快速黏贴

出现的问题&#xff1a; 写这篇博客的原因&#xff1a;学校最近要求使用 iwrite 写英语作文&#xff0c;但是浏览器禁止黏贴&#xff0c;我们自己只能手动输入&#xff0c;但是作为程序猿的我想到了一个很好的解决方案。 解决思路&#xff1a; 我们直接在浏览器的控制台的源代码…

CAN通讯协议中各种参数解析

1.各种参数缩写 2.多帧传输时间参数解析 - Sender&#xff08;左侧&#xff09; 指的是 多帧数据的发送者&#xff0c;也就是&#xff1a; ECU&#xff08;被测系统 / 响应方&#xff09; - Receiver&#xff08;右侧&#xff09; 指的是 多帧数据的接收者&#xff0c;也就是…

第十二节:第五部分:集合框架:Set集合的特点、底层原理、哈希表、去重复原理

Set系列集合特点 哈希值 HashSet集合的底层原理 HashSet集合去重复 代码 代码一&#xff1a;整体了解一下Set系列集合的特点 package com.itheima.day20_Collection_set;import java.util.HashSet; import java.util.LinkedHashSet; import java.util.Set; import java.util.…