來來來, 爺們. 不是一直說紙上得來終覺淺麼. 今咱就抓個數據報具體看一看真實網路中的 IP 報首部.

操作方法很簡單, 使用wireshark進行抓包. 抓包後隨便找個包看一下就行, 畢竟所有通訊的包都需要經過網路層.(同時, wireshark會對協議的相關資訊給出標識, 更方便我們檢視)

其中資料鏈路層的首部資訊在整個資料的最前面, 其後跟著的是網路層, 傳輸層, 最後剩下的是傳輸的資料內容. 這個很好理解, 資料從上到下, 每過一層, 都會新增對應的頭部資訊, 先過傳輸層就先加上咯.

咱們今兒個主要就看看 IP 協議的首部內容. 走著...

要檢視指定欄位在其中的位置, 左鍵點選一下, 資料內容就會高亮了. 好貼心哦.

簡單介紹一下各個欄位的意思:

• 協議版本號(4b): 標識當前 IP 協議的版本號.
• 首部長度(4b): 標識首部長度. 單位是/4B. 也就是首部最長15*4=60B
• 區分服務(8b):
• 總長度(16b): 首部+資料的長度. 因為 TCP 的首部是在傳輸層加上的, 所以傳輸層的首部也會被認為是資料的一部分. IP 層可傳輸的資料長度為 65535-60=65475B
• 標識(16b): 當資料包被分組時, 用於標識不同的分組. 方便接收方對資料包進行重組
• 標誌(3b): 用於一些特殊標誌
• 片偏移量(13b): 當資料包超出長度後, 會分組傳輸. 此欄位標識資料的偏移量. 單位是/8B
• 生存時間(8b): 資料包在網路中的壽命, 經過 n 跳之後就不再轉發了
• 協議(8b): 標識當前包的資料部分協議
• 校驗和(8b): 用於校驗在網路傳輸中是否失真. 僅校驗首部
• 源地址(32b): 資料包的源IP地址
• 目標地址(32b): 資料包的目標 IP 地址
• 可選內容: 一些其他的可選欄位

對於網路層協議來說, 每增加一個欄位, 都會影響整體的傳輸速度. 所以當初設計協議的時候, 定是經過了一再斟酌, 最終才保留了這些不可獲取的欄位.

協議版本號

標識當前協議的版本, 目前主要用來區分 IPV4和 IPV6.

若此欄位缺失, 則無法區分不同版本 IP 協議

首部長度

因為協議的首部存在可選欄位, 所以需要新增欄位用來指明首部的長度. 以4B 為一個單位應該也是經過多次探討的了. 當首部為20b 時, 則沒有使用可選欄位.

若此欄位缺失, 無法正確識別協議首部結尾.

區分服務

標識此資料包在傳輸過程中的一些要求服務.

• 1-3位: 標識資料包重要性. 在網路分組傳輸種, 較為重要的包會優先傳輸. 如一個語音通話的資料包, 和一個檔案下載的資料包, 明顯前者更為優先.
• 4位: 0(正常延遲), 1(想要較低的延遲)
• 5位: 1(想要高流量)
• 6位: 1(要高可靠性)
• 7位: 也是擁塞控制相關的.
• 8位: 1(網路擁塞預警)

總長度

用於對識別當前資料報的結尾.

標識

因為資料在網路層會被分片, 所以增加標識分片所在分組.

若此欄位缺失, 則無法對資料包進行正確重組.

標誌

• 第一位: 保留
• 第二位: 0(可以分段), 1(不能分段)
• 第三位: 0(當前是最後一個分段), 1(後面還有更多的分段)

偏移量

當接收方接收到多個數據分段時, 進行重組的依據. 該欄位佔13b, 單位是8B. 也就是說 IP 協議傳輸資料超過: (2^14-1)*8=131064B≈123kb. 不過一個網路層的包也不會這麼大.

而網路層對資料包進行分段是依據 MTU 計算的. MTU 則是其自動協商, 取鏈路最小值.

若此欄位缺失, 則接收方無法對資料包進行正確重組.

生存時間

就是你在使用ping命令時, 現實的ttl. 此值每經過一次轉發, 就會減一. 當減到0的時候, 該資料包就被丟棄了.

若此欄位缺失, 當出現在網路中不存在的目標, 導致資料包在網路中迴圈傳輸時永遠都不會消失. 而這樣的資料一多, 則整個網路都會變得擁堵.

協議

標明資料部分的協議, 用於正確識別資料包上層協議, 並將資料正確轉交給指定程序.

搜一下: IP 協議號, 隨便開啟一個可以看到所有的協議.

若此欄位缺失, 則網路層無法將資料正確上交.

校驗和

接收方校驗在物理傳輸過程中, 協議首部是否存在損壞. 資料部分不做檢查.

若此欄位缺失, 則接收方無法缺失接收的資料與傳送的資料是否一致.

源地址

用於標識資料包的源地址.

目標地址

用於標識資料包的目標地址.

可選內容

方便後面對協議的擴充. 現在已有的如:

• 記錄路徑: 每個路由器都記下其IP 地址
• 記錄時間戳: 每個路由都記下其IP 與時間
• 等等

感覺可選內容在使用中很少用到, 我抓了各種包, 暫時還沒有碰到過有使用的.

協議在設計的時候真的是省吃儉用啊, 平常開發時用到的資料都是以位元組為單位的, 人家網路層協議是以位為單位使用的.

後面再看TCP首部的時候, 也可以如此檢視其在傳輸過程種的真正模樣.

爺們, 希望你看到這裡了...