IPv4协议学习卡片

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IPv4协议核心地位
📍 核心地位
互联网核心协议，位于网络层
🔼 上层依赖
TCP/UDP都依赖IP协议进行数据传输
🔽 下层调用
调用数据链路层(如802.3/802.11)和物理层协议
📌 相关协议
  • ARP协议: 查询IP地址到MAC地址的映射
  • ICMP协议: 网络异常事件通知
  • IGMP协议: 实现IP组播功能
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IP数据报格式
🧩 基本结构
  • 首部: 固定部分(20B) + 可变部分(0-40B)
  • 数据部分: 承载上层协议数据
🔑 关键字段
  • 版本(4位): 4=IPv4，6=IPv6
  • 首部长度(4位): 以4字节为单位(最大60B)
  • 总长度(16位): 以1字节为单位(最大65535B)
  • TTL(8位): 每经过路由器减1
  • 协议字段(8位): TCP=6，UDP=17
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分片机制
⚡ 触发条件
当IP数据报>下一段链路的MTU时需要分片
📏 分片规则
  • 每个分片需包含独立IP首部(20B)
  • 数据部分最大容量=MTU-首部(如以太网为1480B)
  • 除最后分片外，其他分片数据部分必须是8B的整数倍
  • 目的主机负责重组
🏷️ 控制字段
  • 标识字段(16位): 唯一标识IP数据报
  • 标志字段(3位): MF(还有分片)，DF(禁止分片)
  • 片偏移(13位): 以8字节为单位表示数据位置
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MTU概念
📌 定义
最大传输单元 - 数据链路层能承载的最大数据量
🌐 示例
  • 以太网: 1500字节
  • IP理论最大值: 65535字节
  • 实际限制: 取MTU和65535中的较小值
💡 关键点
当跨越不同MTU的网络时，IP数据报可能需要分片
⏳
TTL机制
📍 字段位置
IP数据报首部固定部分的第8个字节(8位)
⚙️ 工作机制
  • 每经过一个路由器TTL值减1
  • 当TTL=0时，路由器丢弃分组
  • 丢弃分组的路由器会向源主机发送ICMP报文
📝 示例
  • 初始TTL=6 → 经过5跳后到达目的主机
  • 初始TTL=4 → 在第4个路由器被丢弃