IP数据报和数据转发
4.4IP数据报的发送和转发过程
4.4IP数据报的发送和转发过程
IP数据报的转发和发送包括两个部分
主机发送数据报
路由器转发ip数据报
下⾯我们就来举例说明发送和转发过程。
数据报的交付⽅式分为直接交付和间接交付两种
那么源主机是如何知道⽬的主机是否与⾃⼰在同⼀个⽹络中呢？
假设主机C要给主机F发送数据报，主机C将⾃⼰的IP地址与⼦⽹掩码相与，就可以得到主机C所在⽹络的⽹络地址，既然主机C要给F发送IP 数据报。
那主机C肯定知道F的IP地址。
主机c将主机F的IP地址与⾃⼰的⼦⽹掩码相与。
就可得到⽬的⽹络地址。
该地址与⾃⼰的⽹络地址不相符，于是主机C就知道了F和⾃⼰不在同⼀个⽹络。
主机C要把数据报交给路由器，让路由器来帮忙转发。
那么主机从C⼜是如何知道该把数据报交给哪个路由器来转发呢？
实际上，⽤户为了让本⽹络中的主机，能和其它⽹络中的主机进⾏通信，就必须给其指定本⽹络中的⼀个路由器，由该路由器帮忙进⾏转发，所指定的路由器，也被称为默认⽹关（就是⼀个保安），对于本例，我们可以将路由器接⼝0的IP地址指定该该接⼝直连的各个主机作为默认⽹关。
这样，当本⽹络中的主机要和其它主机进⾏通信时，会将IP数据报传输给默认⽹关。
由默认⽹关帮主机将IP数据报转发出去。
那么路由器收到IP数据报之后⼜是如何转发的呢？
检查IP数据报⾸部是否出错：若出错，丢弃并告诉源主机，没错就转发。
根据IP数据报的⽬的地址在路由表中找匹配的记录，找到就转发给下⼀个该转发的，找不到就丢弃该IP数据报并告诉主机你这个我转发不了。
继续下⼀条：
注意路由器不会转发⼴播：
练习题：
总结：。
路由器转发原理
路由器转发原理
路由器转发原理是指路由器根据IP数据报的源IP地址和目的IP地址，从路由表中寻找最佳的路径，通过转发器设备将数据报按照此路径传送出去，这个过程也叫路由转发。
实现：
1. 路由器计算机识别网络传输数据报，并且使用指定的IP地址路由表根据传输数据报的源IP地址和目的IP地址，通过算术运算寻找最佳的路径传输。
2. 根据最优的路径，从传输数据报中提取出目的IP地址信息或源IP地址信息，将数据按照此路径转发至目的IP计算机。
3. 在源IP计算机向目的IP计算机传输数据报之前，源IP计算机发出一条ARP （地址解析协议）请求，源IP计算机将得到通过路由器和目的IP计算机网段上的响应，如果响应可以匹配，则证明连接有效，路由器就可以转发数据报了。
4. 如果响应不可以匹配，路由器将持续转发该请求，直到得到有效的响应，才
能完成路由转发。
IP数据报传输与处理过程
IP数据报传输与处理过程图1-1显示了由3个路由器互联3个以太网的互联网示意图，表1-1~表1-7给出了主机的路由表。
A、B和路由器R1，R2，R3表1-1 主机A的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.0.1表1-2 路由器R1的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递255.255.0.0 10.2.0.0 10.1.0.1表1-3 路由器R2的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 10.2.0.2表1-4 路由器R3的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递255.255.0.0 10.1.0.0 10.2.0.1表1-5 主机B的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递0.0.0.0 0.0.0.0 10.3.0.2假如主机A的某个应用程序需要发送数据到主机B的某个应用程序，IP数据报在互联网中的传输与处理大致要经历如下过程：1.主机发送IP数据报如果主机A要发送数据给互联网上的另一台主机B，那么，主机A首先要构造一个目的IP地址为主机B的IP数据报（目的IP地址=10.3.0.88），然后对数据报进行路由选择。
利用路由选择算法和主机A的路由表（见表1-1）可以得到，目的主机B和主机A不在同一网络，需要将该数据报转发到默认路由器R2（IP地址10.1.0.1）。
尽管主机A需要将数据报首先送到它的默认路由器R2而不是目的主机B，但是它既不会修改原IP数据报的内容，也不会在原IP数据报上面附加内容（甚至不附加下一默认路由器的IP地址）。
IP协议 (通俗易懂),IP协议的主要功能及实现原理,IP地址分类,IP数据包分片,IP数据报格式。
IP协议（通俗易懂），IP协议的主要功能及实现原理，IP地址分类，IP数据包分片，IP数据报格式。
「主页」：士别三日wyx「简介」：CSDN top100、阿里云博客专家、华为云享专家、网络安全领域优质创「专栏简介」：此文章已录入专栏《计算机网络零基础快速入门》本章重点1.IP协议的作用是什么？2.IP地址分类有哪些？3.IP数据包为什么分片？怎么分片？IP是一种「不可靠」的「端到端」的数据包「传输服务」，主要实现两个功能：数据传输和数据分片。
一、IP地址IP协议根据「IP地址」将数据传输到指定的目标主机，就像你寄快递的时候需要提供一个收货地址一样。
IP地址是全世界唯一的 32 位「二进制」数，通常用4位点分十进制来表示。
在 cmd 中执行 ipconfig 命令，查看本机的IP地址：为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址分为「网络号码」和「主机号码」两个部分，同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络号码。
1）IP地址分类IP地址分为A、B、C、D、E五类。
A类地址第一段是网络号码，剩下三段是主机号码；B类地址前两段是网络号码，剩下两段是主机号码；C类地址前三段是网络号码，最后一段是主机号码；类别IP范围子网掩码描述A类（1~126）1.0.0.1 ~127.255.255.254255.0.0.0共有126个网络，每个网络有1600万台主机，适合大规模的网络。
B类（128~191）128.0.0.1 ~191.255.255.254255.255.0.0共有16384个网络，每个网络有6万台主机，适合中等规模的网络。
C类（192~223）192.0.0.1 ~233.255.255.254255.255.255.0共有209万个网络，每个网络有254台主机，适合小型网络。
D类224.0.0.0 ~ 组播地址类别IP范围子网掩码描述（224~239）239.255.255.255E类（240~255）240.0.0.0 ~255.255.255.254保留地址2）私有IP地址A、B、C类地址中，分为公有IP和私有IP。
IP数据报
那么IP协议为什么要提供对IP数据报首部的校验功能呢？一方面，IP首部属于IP层协议的内容，不可能由 上层协议处理，另一方面，IP首部中的部分字段在点对点的传递过程中是不断变化的，只能在每个中间点重新形 成校验数据，在相邻点之间完成校验 。
监控技术
监控技术
随着计算机互联技术的迅速发展，络已经深入人民的生活当中，与我们的生活具有十分紧密的，成为了我们 生活当中的一部分。黑客们通过复杂多变的络攻击对我们的络进行攻击，侵犯着我们的互联，导致我们的互联具 有相当大的安全威胁，他们可以通过截取局域中正在传输的数据包，然后对数据包解析，得到一系列的数据，导 致我们的个人信息和隐私全都暴露出来，甚至对我们的个人财产造成不可估计的损失。如果使用IP数据包监控技 术就可以及时的获取黑客的入侵信息，并提前做好黑客入侵的预防工作，不让黑客有机可乘，保障我们的信息安 全。络监控是保护信息安全的一项十分重要的技术，他可以及时的发现络中存在的安全问题，有利于维护计算机 互联络安全。
增加首部的可变部分是为了增加IP数据报的功能，但这同时也使得IP数据报的首部长度成为可变的。这就增 加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。新的IP版本IPv6就将IP数据报的首部长度做 成固定的。这些任选项定义如下：
（1）安全和处理限制（用于军事领域）
路由器转发IP数据报的基本过程
路由器转发IP数据报的基本过程1. 路由器的基本概念和作用路由器是一种网络设备，用于在不同网络之间传输数据。
它可以根据网络地址将数据从源地址转发到目的地址。
路由器是网络中的交通警察，负责决定数据的最佳路径并转发数据包。
2. IP数据报的基本结构IP数据报是在网络中传输的基本单位，它包含了源地址、目的地址、数据内容和其他控制信息。
IP数据报的基本结构如下：•版本：标识IP协议的版本，通常为IPv4或IPv6。
•头部长度：指示IP数据报头部的长度。
•服务类型：用于指定数据报的服务质量要求。
•总长度：指示整个IP数据报的长度。
•标识、标志和片偏移：用于分片和重组IP数据报。
•生存时间：指示数据报在网络中可以存活的时间。
•协议：指示IP数据报的上层协议，如TCP、UDP等。
•头部校验和：用于检测IP数据报头部的错误。
•源地址：发送IP数据报的源主机的IP地址。
•目的地址：接收IP数据报的目的主机的IP地址。
•选项：可选字段，用于提供一些附加的功能。
3. 路由器的转发过程路由器的转发过程是指将收到的IP数据报从一个接口转发到另一个接口的过程。
下面是路由器转发IP数据报的基本过程：步骤1：接收数据报路由器从一个接口接收到来自源主机的IP数据报。
步骤2：检查目的地址路由器检查IP数据报的目的地址，以确定数据报的最终目的地。
步骤3：查找路由表路由器使用路由表来决定将数据报转发到哪个接口。
路由表是路由器的重要组成部分，它记录了网络地址与接口之间的映射关系。
步骤4：选择最佳路径路由器根据路由表中的信息选择最佳路径，以确保数据报能够快速、安全地到达目的地。
最佳路径通常是根据距离、带宽和网络拥塞等因素来确定的。
步骤5：转发数据报路由器将数据报从源接口转发到目的接口。
在转发过程中，路由器会根据目的地址修改数据报的目的MAC地址，并重新计算IP数据报的校验和。
步骤6：发送数据报路由器将修改后的数据报发送到下一个接口，继续转发到下一个路由器或目的主机。
计算机三级考试复习知识点：IP数据报
计算机三级考试复习知识点：IP数据报计算机三级考试复习知识点：IP数据报IP数据报是IP协议使用的数据单元，互联层数据信息和控制信息的传递都需要通过IP数据报进行，同时也是计算机三级考试的重要内容，店铺整理了相关知识点，一起来复习下吧：1.IP数据报的格式IP数据报的格式可以分为报头区和数据区两部分，数据区包括高层需要传输的数据，而报头区是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。
通俗地说，数据报的数据区就像是一个信件，而信封上写明寄信人和收信人等信息后，就相当于是一个报头区。
把两者结合一起，就是一个IP数据报。
报头区包含了源IP地址、目的IP地址等控制信息，具体内容如下。
(1)版本和协议类型在IP报头中，版本字段表示该数据报对应的IP协议版本号，不同的IP协议版本规定的数据报格式稍有不同，目前使用的IP协议版本号为4。
协议字段表示该数据报数据区数据的高级协议类型(如TCP)，用于指明数据区数据的格式。
(2)长度报头中有两个表示长度的字段，一个为报头长度，另一个为总长度。
报头长度以32b为单位，指出该报头区的长度。
在没有选项和填充的情况下，该值为“5”。
总长度以8b为单位，表示整个IP数据报的总长度(其中包含报头区长度和数据区长度)。
(3)服务类型服务类型字段规定对本数据报的处理方式。
利用该字段，发送端可以为IP数据包分配一个转发优先级，并可以要求中转路由器尽量使用低延迟、高吞吐率或高可靠性的线路投递。
(4)生存周期IP数据报的路由选择具有独立性，因此从源主机到目的主机的传输延迟也具有随机性。
如果路由表发生错误，数据报就有可能进入一个死循环。
利用IP报头中的生存周期字段，可以有效的控制数据报在网络中无休止的流动。
在网络中，“生存周期”域随时间而递减，在该域为0时，报文将被删除，避免死循环的发生。
(5)头部校验和头部校验和用于保证IP数据报头的完整性。
注意，在IP数据报中，只含有报头校验字段，没有数据区校验字段。
第 8 章 IP 数据报
第 8 章 IP 数据报8.1 IP数据报的格式IP数据报包含报头区和数据区两部份：• 数据区： 高层传输的数据。
• 报头区： 为了正确传输高层数据而增加的控制信息。
报头中各主要字段的功能1、版本与协议类型• 版本：数据报对应的 IP协议版本号（目前使用的IP协议版本号为4）• 协议类型：数据报数据区数据的高级协议类型（如 TCP），指出数据报携带的运输层数据使用的协议。
2、长度• 报头长度：报头区的长度（以 32bit双字为单位），若不是4字节的整数倍，用最后一个填充字段填充。
• 总长度：整个 IP数据报的长度（以8bit字节为单位）。
头长度与数据之和的长度。
3、服务类型• 转发过程中对该数据报的处理方式。
• 它为路由器提供服务信息，服务类型字段的前三个比特表示优先级。
4、生存周期• 即 TTL（Time To Live），数据包每经过一个路由器，其TTL值减1，当TTL为0时，路由器将丢弃该数据包。
建议值为32秒。
• IP数据报在互联网中的存活时间（避免死循环）。
5、头部校验和• 采用 CRC校验码，只校验数据报的首部。
• 保证 IP数据报报头的完整性。
6、地址• 源 IP地址（4字节）：数据报的 发送者 。
• 目的 IP地址（4字节）：数据报的 接收者 。
8.2 IP封装、分片与重组IP封装IP数据报在各个物理网络中需要重新封装8.2.1 MTU与分片1、 MTU• MTU： 网络规定的一个帧最多能够携带的数据量• IP数据报的长度只有小于或等于网络的MTU，才能在这个网络传输• 与路由器连接的各个网络的 MTU可能不同2、 分片： IP数据报的尺寸大于将发往网络的MTU值时，路由器将IP数据报分成若干较小的部分的过程• 每个分片由报头区和数据取两部分构成• 每个分片经过独立的路由选择等处理过程，最终到达目的主机8.2.2 重组重组： 在接收到 所有 分片的基础上，主机对分片进行重新组装的过程• 目的主机进行重组• 减少了中间路由器的计算量• 路由器可以为每个分片独立选路• 路由器不需要对分片进行重组，也不可能对分片进行重组8.2.3 分片控制1、 标识• 源主机赋予 IP数据报的标识符• 该域需要复制到新分片的报头中• 目的主机利用此域和目的地址判断分片属于哪个数据报• 标志• 标识是否已经分片，是否是最后一个分片2、 片偏移• 本片数据在初始 IP数据报数据区的位置• 偏移量以 8个字节为单位8.3 IP数据报选项功能： 主要用于控制和测试用户可以使用也可以不使用 IP选项。
ip协议的转发流程
ip协议的转发流程IP（Internet Protocol）协议是互联网中最基础的网络协议之一，它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
在这个过程中，IP协议需要进行转发操作，以确保数据包能够正确地到达目标主机。
本文将详细介绍IP协议的转发流程。
一、转发表的建立在进行数据包转发之前，路由器需要建立转发表。
转发表是路由器内部存储的一张表格，记录了不同目标网络的下一跳地址。
路由器通过查找转发表，决定将数据包发送到哪个接口，以便将数据包传递给下一跳。
二、数据包的封装与解封当一个主机发送数据包时，数据包首先会被封装成IP数据报。
封装过程包括添加源IP地址、目标IP地址和其他一些必要的控制信息。
然后，数据报会被传递给源主机的网络接口。
在数据包传输过程中，数据包会经过多个路由器，每个路由器都会根据转发表将数据包转发到下一个路由器。
三、数据包的传输与转发当一个路由器收到一个数据包时，它会检查数据包的目标IP地址，并根据转发表决定将数据包发送到哪个接口。
路由器会根据数据包的目标IP地址查找转发表，并找到与目标IP地址匹配的下一跳地址。
然后，路由器将数据包发送到相应的接口，进而传输给下一个路由器。
四、数据包的路由选择路由器在转发数据包时，需要根据一定的路由选择算法来确定最佳的转发路径。
常用的路由选择算法有最短路径优先（SPF）、距离矢量路由算法（Distance Vector Routing）和链路状态路由算法（Link State Routing）等。
这些算法可以根据网络拓扑、链路质量和路由器的性能等因素来选择最佳的路由。
五、数据包的分片与重组当一个数据包的大小超过网络链路的最大传输单元（MTU）时，路由器需要将数据包进行分片。
分片是将一个大数据包分割成多个小数据包，以便能够在链路上传输。
路由器接收到分片后的数据包后，会进行重组操作，将分片的数据包重新组合成原始数据包。
六、数据包的丢失与重传在数据包的传输过程中，有可能会发生丢包的情况。
第3章IP协议分析详解
第3章IP协议分析详解IP协议是网络通信中最重要的协议之一，它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
本文将详细介绍IP协议的原理和工作流程。
1.IP协议的作用IP协议是互联网传输层协议，负责将源主机上的数据包分割成多个IP数据报，并在互联网中传输到目标主机上。
它实现了分组交换的功能，确保数据包能够在复杂的网络环境中快速准确地传输。
2.IP数据报的结构IP数据报是IP协议中传输的基本单位，它包含了源IP地址、目标IP地址、版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议类型、首部校验和等字段。
其中，源IP地址和目标IP地址用于标识数据包的发送和接收方，版本号表示IP协议的版本，首部长度表示IP首部的长度。
3.IP地址的分配IP地址是一个32位的二进制数字，常用的表示方式是IPv4地址，分为四组以点分隔的十进制数。
IP地址由Internet Assigned Numbers Authority（IANA）进行分配，被分为A、B、C、D和E五个类别。
其中A、B和C类地址用于公网，D和E类地址用于特殊用途。
4.IP协议的工作流程(1)报文封装：源主机将数据分割成较小的IP数据报，添加IP首部和校验和，并将数据报发送到目标主机。
(2)路由选择：IP协议根据路由表选择合适的路径将数据报发送到目标主机。
路由表中包含了各个网络的IP地址范围和对应的出口接口。
(3)网络传输：数据报通过网络传输，经过多个中间路由器，每个路由器根据数据报的目标IP地址进行转发。
(4)报文重组：目标主机根据数据报的标识、标志和片偏移字段进行报文重组，将分割的数据报重新组合成完整的数据包。
(5)交付目标主机：目标主机接收到数据包后，会检查IP首部的协议字段来确定对应的上层协议，并将数据包交给相应的协议处理。
5.IP协议的特点(1)无连接性：IP协议是无连接的，每个数据包都是独立的，没有建立和维护连接的开销。
(2)不可靠性：IP协议不保证数据包的可靠传输，数据包可能会丢失、重复或乱序。
tcp ip协议的工作原理
tcp ip协议的工作原理TCP/IP协议是一组用于互联网通信的协议集合，它提供了一种可靠的、无连接的通信机制。
工作原理如下：1. 数据分割：发送方的应用数据在传输之前需要被分割成小的数据块。
每个数据块称为一个数据报。
2. 封装：每个数据报都被封装在一个IP包中，其中包含发送和接收方的IP地址。
IP包是网络传输的基本单位。
3. 寻址：每个数据报都包含了目标IP地址，用于指示接收方的位置。
4. 路由选择：路由器根据目标IP地址来选择最佳的传输路径。
路由选择的目标是找到一条最短、最快的路径来传输数据。
5. 传输：IP包通过互联网进行传输。
路由器将数据报从一个网络节点转发到另一个网络节点，直到它到达目标主机。
6. 重组：当传输到达接收方时，接收方将多个IP包进行重组，以还原出原始的应用数据。
7. 应用处理：接收方将还原出来的应用数据交给相应的应用程序进行处理。
TCP协议工作在IP协议之上，为数据传输提供可靠性。
它使用序号和确认机制来确保数据的完整和正确到达。
TCP还提供流控制机制来调整发送方的发送速率，以避免数据的过载和丢失。
同时，TCP还可以处理网络拥塞和丢包等异常情况，并通过重传机制确保数据可靠传输。
IP协议是基于网络的协议，它负责将数据从源主机传输到目标主机。
它使用IP地址来标识主机和网络，通过路由选择算法来找到最佳的传输路径。
IP协议是一种无连接的协议，它不保证数据的可靠传输，也不提供流控制和错误处理等功能。
综上所述，TCP/IP协议工作原理是将应用数据分割成小的数据块，并封装在IP包中进行传输，通过路由选择算法选择最佳路径进行传输，最终将数据还原并交给应用程序处理。
TCP 协议在IP协议之上提供了可靠性和流控制等功能，确保数据的完整性和正确性。
数据报转发,计算下一跳地址
128.30.33.13
H1
子网1： 网络地址 128.30.33.0
子网掩码 255.255.255.128
128.30.33.1 0
R1 128.30.33.130 1
R1 的路由表（未给出默认路由器）
目的网络地址
子网掩码
下一跳
128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0
设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网
掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一 个接口转发出去）：
128.96.39.0
255.255.255.128
接口0
128.96.39.128
255.255.255.128
接口1
128.96.40.0
255.255.255.128
9
解：（1）分组的目的站IP地址为：128.96.39.10。 先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口0转发。
（2）分组的目的IP地址为：128.96.40.12。
与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。 与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，
4.2.2 IP数据报转发
在不划分子网的两级 IP 地址下，从 IP 地址得 出网络地址是个很简单的事。
但在划分子网的情况下，从 IP 地址却不能唯 一地得出网络地址来，这是因为网络地址取决 于那个网络所采用的子网掩码，但数据报的首 部并没有提供子网掩码的信息。
因此分组转发的算法也必须做相应的改动。
128.30.33.13
H1
ip数据报的发送和转发流程实验报告
ip数据报的发送和转发流程实验报告IP数据报的发送和转发流程实验报告一、实验背景IP（Internet Protocol）数据报是互联网中最基本的传输单元，负责将数据从源主机传输到目标主机。
为了深入理解IP数据报的发送和转发流程，我们设计了一系列实验来模拟和验证这个过程，并撰写了本报告以总结和分析实验结果。
二、实验目的本次实验的主要目的是学习和掌握IP数据报的发送和转发过程，并通过实际操作来验证和加深对该过程的理解。
具体目标包括：1. 理解IP数据报的格式和字段含义；2. 熟悉IP数据报的发送过程；3. 掌握IP数据报的转发过程；4. 分析和比较不同类型的IP数据报的处理过程。
三、实验步骤与结果1. 实验环境的搭建：我们在实验室中搭建了一台具有多个网络接口的实验主机，以模拟多个网络之间进行数据传输的情景。
具体配置如下：- 主机A：网络接口eth0连接到内部局域网，网络接口eth1连接到外部互联网；- 主机B：网络接口eth0连接到内部局域网。
2. IP数据报的发送过程：我们首先在主机A上发送了一个IP数据报给主机B。
发送过程如下：- 主机A根据目标主机B的IP地址和子网掩码，计算出目标IP的网络地址；- 主机A通过ARP协议查询以太网地址，获取目标主机B的MAC地址；- 主机A构建IP数据报，并将其发送到eth1接口上；- 路由器收到IP数据报后，根据路由表选择下一跳，并将数据报发送到下一跳；- 下一跳路由器接收IP数据报后，再进行相同的操作，直到数据报到达目标主机B。
实验结果表明，IP数据报在每个路由器上都会选择合适的出口接口，并在跨越网络时被封装成不同的链路层帧。
3. IP数据报的转发过程：为了更好地理解IP数据报的转发过程，我们进行了如下实验：- 主机A发送两个IP数据报，目标分别是主机B和主机C；- 路由器接收到这两个数据报后，根据其目标IP地址将其分别转发给主机B和主机C。
实验结果显示，路由器能够准确地根据目标IP地址来选择转发的接口，并将源IP地址和目标IP地址进行相应的修改。
（十）网络层--IP层转发分组的流程
（⼗）⽹络层--IP层转发分组的流程IP层转发分组的流程这篇⽂章我们⼀起来学习下IP层转发分组的流程。
⾸先⽤⼀个简单的例⼦来说明路由器是怎样转发分组的，如下图所⽰：有4个A类⽹络通过三个路由器连接在⼀起，每⼀个⽹络上都可能有成千上万台主机。
若路由表指出每⼀台主机应怎样转发，则路由表就会过于庞⼤（假设每⼀个⽹络有⼀万台主机，四个⽹络就有4万台主机，因⽽每⼀个路由表就有4万⾏），但若路由表指出到某个⽹络应如何转发，则每个路由器中的路由表就只包含4⾏，⼀⾏对应⼀个⽹络。
以路由器R2的路由表为例，由于R2同时连接在⽹络2和⽹络3上，因此只要⽬的主机在⽹络2或⽹络3上，都可通过接⼝0或1由路由器R2直接交付（还要利⽤ARP协议找到主机硬件地址）。
若⽬的主机在⽹络1中，则下⼀跳路由器应为R1，其IP地址为20.0.0.7。
路由器R2和R1由于同时连接在⽹络2上，因此路由器R2把分组转发到路由器R1是很容易的。
同理，若⽬的主机在⽹络4中，则路由器R2应把分组转发给IP地址为30.0.0.1的路由器R3（注意：每⼀个路由器都有2个不同的IP地址）。
可以把整个的⽹络拓扑简化为下图所⽰：⽹络变成了⼀条链路，但每⼀个路由器都注明其IP地址。
使⽤这样的简化图，可以使我们不必关⼼某个⽹络内部的具体拓扑以及连接在该⽹络上有多少台主机，这样的图强调了在互联⽹上转发分组时，是从⼀个路由器转发到下⼀个路由器。
在路由表中，每⼀条路由最主要的是以下两个信息：⽬的⽹络地址下⼀跳地址根据⽬的⽹络地址来确定下⼀跳路由器，这样做可得到以下的结果：IP数据报最终⼀定可以找到⽬的主机所在⽹络上的路由器只有到达最后⼀个路由器时，才试图向⽬的主机进⾏直接交付在IP数据报的⾸部中，没有地⽅可以⽤来指明“下⼀跳路由器的IP地址”，在IP数据报的⾸部写上的IP地址是源IP地址和⽬的IP地址，⽽没有中间经过的路由器的IP地址。
既然IP数据报中没有下⼀跳路由器的IP地址，那么待转发的数据报⼜怎样能够找到下⼀跳路由器呢？当路由器收到⼀个待转发的数据报，从路由表得出下⼀跳路由器的IP地址后，不是把这个地址填⼊IP数据报，⽽是送交数据链路层的⽹络接⼝软件。
ip数据报的发送和转发流程实验结论
ip数据报的发送和转发流程实验结论IP（Internet Protocol）数据报的发送和转发是网络通信中的基本过程。
以下是一个简要的实验结论，描述IP数据报的发送和转发流程：IP数据报的发送流程：数据报封装：* 发送端主机将应用层的数据封装成IP数据报，添加IP首部。
目标IP地址确定：* 发送端主机使用目标主机的IP地址，确定数据报的目标。
路由表查找：* 发送端主机查找本地路由表，确定下一跳路由器的IP地址。
ARP解析：* 发送端主机通过ARP（Address Resolution Protocol）获取下一跳路由器的MAC地址。
数据报发送：* 发送端主机将封装好的IP数据报通过链路层发送到下一跳路由器。
IP数据报的转发流程：接收数据报：* 路由器接收到来自上一跳路由器的IP数据报。
查找路由表：* 路由器查找本地路由表，确定下一跳路由器的IP地址。
ARP解析：* 路由器通过ARP获取下一跳路由器的MAC地址。
数据报转发：* 路由器将接收到的IP数据报重新封装，并通过链路层发送到下一跳路由器。
重复流程：* 这个流程将一直重复，直到数据报到达目标主机。
实验结论：路由表的重要性：* 路由表是决定数据报传输路径的关键因素，其中包含了目标IP地址和下一跳路由器的信息。
ARP的作用：* ARP协议用于获取目标主机或路由器的MAC地址，以便正确封装和发送数据报。
数据报的多次封装：* 在传输过程中，数据报可能经过多个路由器，每经过一个路由器都需要重新封装，附加新的IP首部。
链路层的重要性：* 数据报的传输依赖于链路层的协议，确保数据可靠地从一个节点传输到下一个节点。
IP数据报的灵活性：* IP数据报的设计使其适用于不同类型的链路层技术，提高了网络的灵活性和可扩展性。
以上结论基于IP协议的基本工作原理。
具体情况可能因网络拓扑、路由协议和链路层技术等因素而有所不同。
IP报文详解
IP报⽂详解IP协议 IP协议，Internet Protocol ，互联⽹协议，IP协议位于⽹络层，主要⽬的是使得⽹络间能互联通信 IP是TCP/IP协议族中得核⼼协议，所有TCP、UDP、ICMP和IGMP数据都是通过IP数据报传输。
IP报⽂ IP数据报的⾸部部分长度为20-60个字节 版本号：指IP协议所使⽤的版本。
4个位。
版本号为0100，4，即IPv4，版本号为6，即IPv6 IP⾸部长度：表⽰IP包头长度，该字段⽤4位表⽰。
最常见的报头长度是0101即20位，当IP报头长度不是4字节整数倍时，就需要对填充域填充 DS位：现在⼀般⽤于⽀持QoS中差分服务模型，实现⽹络流量优化 总长度：指IPv4数据报的总长度。
数据报的最⼤长度为：2*16-1=65535字节，当IP数据报超过最⼤传输单元MTU后，会被分⽚处理 标识符：⽹络中转发的IP报⽂的长度可以不同，但如果报⽂长度超过了数据链路所⽀持的最⼤长度，则报⽂就需要分割成若⼲个⼩的⽚段才能在链路上传输。
将报⽂分割成多个⽚段的过程叫做分⽚ 主机将数据报分⽚后，在发送前，会给每⼀个分⽚数据报⼀个ID值，放在16位的标识符字段中。
标志位：标志字段在IP报头中占3位， 第1位作为保留，置0; 第2位，分段，有两个不同的取值：该位置0，表⽰可以分段;该位置1，表⽰不能分段; 第3位，更多分段，同样有两个取值：该位置0，表⽰这是数据流中的最后⼀个分段，该位置1，表⽰数据流未完，后续还有 当⽬的主机接收到⼀个IP数据报时，会⾸先查看该数据报的标识符，并且检查标志位的第3位是置0或置1，以确定是否还有更多的分段。
如果还有后续报⽂，接收主机则将接收到的报⽂放在缓存直到接收完所有具有相同标识符的数据报，然后再进⾏重组。
偏移量：各个IP分⽚数据报在发送到⽬的主机时可能是⽆序的，所以就需要“偏移量”字段来指明“该分⽚在原数据报中的位置顺序” ⽣存时间：该字段⽤于设置⼀个“数据报可经过的路由器数量”的上限。
路由器转发IP数据报的基本过程
路由器转发IP数据报的基本过程路由器是一种网络设备，它在互联网中起到了至关重要的作用。
作为数据包转发的关键设备，路由器能够将IP数据报从源地址传送到目的地址，实现网络间的数据通信。
本文将详细介绍路由器转发IP 数据报的基本过程。
一、数据包的产生在网络中，数据包是信息传输的基本单位。
当一个主机想要发送数据时，首先将数据划分为一个个较小的数据包。
每个数据包包含了源地址、目的地址和数据内容等信息。
二、路由表的建立路由器通过路由表来判断数据包的下一跳。
路由表是一种记录了网络中各个IP地址和对应的下一跳的数据结构。
在路由器中，管理员通常手动配置路由表，也可以通过路由协议自动更新路由表。
三、数据包的到达当一个数据包到达路由器时，路由器首先会检查数据包的目的地址。
路由器会在路由表中查找与目的地址匹配的路由条目。
如果找到匹配的路由条目，那么路由器就知道了数据包的下一跳。
四、选择最佳路径在路由表中可能存在多个匹配的路由条目，路由器需要根据某种路由选择算法来选择最佳路径。
常见的路由选择算法有距离矢量路由算法和链路状态路由算法。
五、数据包的转发当路由器确定了数据包的下一跳后，就需要进行数据包的转发。
路由器会将数据包发送到与下一跳相连的接口，然后通过该接口将数据包发送出去。
数据包在传输过程中，会经过一系列的中间路由器，最终到达目的地址。
六、数据包的接收当数据包到达目的地址所在的路由器时，路由器会将数据包传递给目的主机。
目的主机会对数据包进行处理，提取出有用的信息，并进行相应的操作。
七、数据包的返回在网络通信中，不仅有数据包的发送，也有数据包的返回。
当目的主机需要向源主机返回数据时，数据包会按照相同的过程进行反向传输，直到到达源地址。
总结：路由器转发IP数据报的过程可以概括为数据包的产生、路由表的建立、数据包的到达、选择最佳路径、数据包的转发、数据包的接收和数据包的返回。
通过这些过程，路由器能够实现网络间的数据通信，保障了互联网的正常运行。
IP报文转发过程
IP报文转发过程IP报文转发是指路由器对接收到的IP报文进行选择合适的出口接口进行转发的过程。
在互联网中，IP报文的转发是基于路由表的，每个路由器都会维护一张路由表来记录它所连接的各个子网的路由信息。
下面将详细介绍IP报文转发过程，包括报文的接收、目的地址的匹配、出口接口的选择等。
1.报文的接收：当一个路由器接收到一个IP报文时，会先对报文进行解析，并提取出源IP地址和目的IP地址。
源IP地址表示报文的发送方，而目的IP地址表示报文的接收方。
2.目的地址的匹配：路由器会将目的IP地址与自身的路由表中的路由信息进行匹配。
路由表中的路由信息包括目的网络地址和下一跳的信息。
下一跳是指该报文应该通过的下一台路由器的接口。
路由表中的路由信息是由网络管理员配置的，并根据网络拓扑结构和网络的连接情况来决定。
3.出口接口的选择：当目的IP地址与路由表中的条路由信息匹配成功后，路由器会选择该路由信息中指定的一个接口作为出口接口。
选择的依据可能包括最长前缀匹配（Longest Prefix Match）规则、路由信息的优先级、接口的状态等。
-最长前缀匹配规则：路由表中的目的IP地址以及子网掩码可以确定一个网络地址，路由器会选择最长匹配的路由信息。
例如，当目的IP地址为192.168.1.10，路由表中有两条信息，一条是192.168.0.0/24，另一条是192.0.0.0/8，路由器会选择192.168.0.0/24作为最长匹配的路由信息。
-路由信息的优先级：网络管理员可以为不同的路由信息设置优先级，路由器在选择出口接口时会优先选择优先级更高的路由信息。
-接口的状态：路由器会检查路由表中指定的出口接口的状态信息，如接口是否正常运行、是否存在故障等，选择状态良好的接口作为出口。
ip数据报的发送和转发实验心得
ip数据报的发送和转发实验心得
IP数据报的发送和转发实验心得
在本次实验中，我们使用Ping和tracert命令来检查和分析IP 数据报的发送和转发。
ping命令用于测试计算机之间的连接速度和有效性，而tracert命令则用于显示数据包从源主机到目标的路由跳数。
首先，我们首先查看了两台计算机之间的连接状态，ping命令显示出双方连接的网络情况，包括主机IP地址和转发时间。
根据ping 命令的结果，目标主机的IP地址为192.168.1.1，源主机的IP地址为192.168.2.1，数据报的发送时间为73ms。
接着，我们使用tracert命令进一步检查数据报的发送和转发。
tracert命令显示每一跳的IP地址、转发时间和TTL值，根据结果，我们可以发现有三跳信息，其中源主机的IP地址为192.168.2.1，目标主机的IP地址为192.168.1.1，数据报转发的总时间为179ms。
最后，从本次实验中，我深刻地体会到了IP数据报的发送和转发是一项重要的网络服务，检测和把握IP数据报的发送和转发是非常重要的。
正确地使用ping和tracert命令，我们可以对IP数据报的发送和转发情况有一个更加清晰的认识。
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ICMP主要差错报告类型 主要差错报告类型
目的地不可达报告
网络不可达、主机不可达、协议和端口不可达等
超时报告 参数出错报告
ICMP差错控制 差错控制
1.ICMP的基本功能之一是提供差错报告 2.ICMP协议不严格规定对出现的差错采取的处理方式 3.ICMP差错报告都是采用路由器到源主机的模式
IP数据报本身只包含源主机地址和目的主机地址，错误报告给目的主机 没有意义（有时也不可能） 路由器独立选路，发现错误的路由器不知道该数据报经过的路径，无法 将错误通知相应路由器
IP 数据报头部中的各个域。其中， 源地址和目的地地址均是IP地址
报头中各主要字段的功能（ ） 报头中各主要字段的功能（1）
1.版本与协议类型
版本：数据报对应的IP协议版本号（目前使用的IP协议版本号为4） 协议类型：数据报数据区数据的高级协议类型（如TCP）
2.长度
报头长度：报头区的长度（以32bit为单位） 总长度：整个IP数据报的长度（以8bit为单位）
记录路由选项
1.记录路由：记录IP数据报从源主机到目的主机所经过路 径上各个路由器的IP地址 2.应用场合
查看IP数据报传输过程中所经过的路径 测试路由器的路由配置是否正确
时间戳选项
时间戳：记录IP数据报经过每一路由器时的当地 时间 应用场合：分析网络吞吐率、拥塞情况、负载情 况等
因特网控制报文协议ICMP
表 7-7 ICMP 报文种类
类型字段的值与 ICM P 报文的类型的关系 类型的值 3 4 ICMP 报文的类型 目的站不可达 源站抑制 (S ource quench) 时间超过 参数问题 改变路由 (Redirect，或重定向 ) 回送 (Echo)请求或回答 时间戳 (Timestamp)请求或回答 地址掩码 (Address mask)请求或回答 路由器询问 (Router solicitation)或通告
和使用↑↓→←等键功能一样
错误提示
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
字符下面有“^”的地方是拼写错 误
路由器配置
Configuring a Router
Hyperchannel 令牌环 (16 Mbit/s) 令牌环 (4 Mbit/s) FDDI 以太网 X.25 PPP
分片
分片：IP数据报的尺寸大于将发往网络的MTU值时，路由器将IP数据 报分成若干较小的部分的过程 每个分片由报头区和数据区两部分构成 每个分片经过独立的路由选择等处理过程，最终到达目的主机
用户和特权模式的切换
IOS的命名与察看
使用show version命令来查看IOS的信息
Show version
通过show version 得到的信息：
IOS版本以及注释信息 Bootstrap 的信息 Boot Rom的信息 上一次启动的方式 系统镜像文件的位置 路由器型号 寄存器地址 接口信息等
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
IOS的帮助功能
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
a）三个路由器将四个网络连接成一个互联网的例子 b）路由器R2的概念路由表，其中每一项列出一个目的 网络和到达目的网络路径中的下一站
a)四个网络和三个路由器组成的一个互联网， 每个路由器接口分配一个IP地址 b)是中间那个路由器的路由表，表中每一项列出一个目的地、 一个屏蔽码和到达目的地的下一站
测试配置的路由 – tracert命令 命令
“tracert”命令可以显示数据报转发所经过的路径
IOS
Internetwork Operating System
Cisco IOS
路由器是计算机，需要操作系统，Cisco IOS就是路由器 的操作系统 实现路由器和交换机的功能 可靠安全的连接网络 提供网络的一些测试功能 使用CLI - Command-Line Interface 分两种主要模式： 用户模式：Router> 特权模式：Router#
重组
1.重组：在接收到所有分片的基础上，主机对分片进行重 新组装的过程 2.目的主机进行重组
减少了中间路由器的计算量 路由器可以为每个分片独立选路
3.路由器不需要对分片进行重组，也不可能对分片进行重 组
TTL：IP数据报在互联网中的存活时间（避免死循环） 报头校验和（Header Checksum）：对报头的完整性 进行检查。 源IP地址和目的IP地址（Source IP address and Destination IP Address）：32位的IP地址。 IP选项（IP Options）：用于网络测试、调试、保密 及其他功能的选项。
实践： 实践：ping命令剖析与使用 命令剖析与使用
功能：测试网络的连通性和可达性 工作机理：回应请求/应答ICMP报文对的具体实现 UNIX、Linux、Windows等网络操作系统都支持ping命令 不同网络操作系统对ping命令的实现稍有不同
Windows 2000的ping命令形式 的 命令形式
ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS] [-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list]] [-w timeout] 目的IP地址
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
修改“ 修改“ping”命令的请求超时时间 命令的请求超时时间
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
ping对目的地不可达的屏幕响应 对目的地不可达的屏幕响应
修改主机名
Router#config t Router(config)#hostname Lab_A Lab_A(config)# 修改主机名的命令需在全局配置模式下使用
1.目的网络不可达（Destination net eachable）
没有到目的地的路由 原因：通常是“Reply from”中列出的路由器路由错误 造成的
2.请求超时（Request timed out）
在指定的超时时间内没有对探测报文作出响应 原因：路由器关闭、目标主机关闭、没有路由返回到 主机或响应的等待时间大于指定的超时时间等
IP数据报和数据报转发
本节主要内容
1.IP数据报的格式及主要字段的功能 2.IP数据报的分片与重组 3.源路由、记录路由及时间戳选项 4.ICMP的主要功能 5.实践内容
剖析ping命令 使用ping命令及其选项
6.6 IP数据报和数据报转发
头部
数据区
IP数据报的基本格式：一个头部后跟着数据区， 头部Байду номын сангаас有控制该包发往何地及如何发送的信息
编辑功能
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
连续发送ping探测报文 探测报文 连续发送
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。 “x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
自选数据长度的ping探测报文 探测报文 自选数据长度的
功能：主要用于控制和测试 用户可以使用也可以不使用IP选项。但所有实现IP协议 的设备必须能处理IP选项，IP数据报选项由选项码、长度和选项 数据三部分组成
源路由选项
源路由：IP数据报穿越互联网所经过的路径由源 主机指定 应用场合：测试某特定网络的吞吐率、使数据报 绕开出错 网络等
源路由选项分为
严格源路由选项：规定IP数据报要经过路径上的每一个 路由器 松散源路由选项：只给出IP数据报必须经过的一些“要 点”
为了提高IP数据报交付成功的机会，在网 际 层 使 用 了 因 特 网 控 制 报 文 协 议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 。ICMP 报文格式如图所示。
ICMP报文的种类有两种，即ICMP 差 ICMP差 错报告报文和ICMP询问报文。 错报告报文 ICMP询问报文 ICMP报文的类型字段的值与ICMP报 文类型的对应关系如表所示。
分片控制
1.标识(Identification) 16bit 源主机赋予IP数据报的标识符
该域需要复制到新分片的报头中 目的主机利用此域和目的地址判断分片属于哪个数据报
2.标志（Flags）3bit 标识是否已经分片，是否是最后一个分片 3.片偏移（Frag Offset）：对数据报进行分片，以便允许在 互联网上使用不同的MTU。13 bits 本片数据在初始IP数据报 数据区的位置偏移量以8B为单位
差错报告报文
11 12 5 8或 0