2015年全國計算機三級考試《網絡技術》知識點：IP數據報

在互聯層，需要傳輸的數據首先需要加上IP頭信息，封裝成數據報。IP數據報是IP協議使用的數據單元，互聯層數據信息和控制信息的傳遞都需要通過IP數據報進行。

　　數據報的格式

IP數據報的格式可以分為報頭區和數據區兩部分，數據區包括高層需要傳輸的數據，而報頭區是為了正確傳輸高層數據而增加的控制信息。通俗地説，數據報的數據區就像是一個信件，而信封上寫明寄信人和收信人等信息後，就相當於是一個報頭區。把兩者結合一起，就是一個IP數據報。

報頭區包含了源IP地址、目的IP地址等控制信息，具體內容如下。

(1)版本和協議類型

在IP報頭中，版本字段表示該數據報對應的IP協議版本號，不同的IP協議版本規定的數據報格式稍有不同，目前使用的IP協議版本號為4。

協議字段表示該數據報數據區數據的高級協議類型(如TCP)，用於指明數據區數據的格式。

(2)長度

報頭中有兩個表示長度的字段，一個為報頭長度，另一個為總長度。

報頭長度以32b為單位，指出該報頭區的長度。在沒有選項和填充的情況下，該值為“5”。

總長度以8b為單位，表示整個IP數據報的總長度(其中包含報頭區長度和數據區長度)。
　　(3)服務類型

服務類型字段規定對本數據報的處理方式。利用該字段，發送端可以為IP數據包分配一個轉發優先級，並可以要求中轉路由器儘量使用低延遲、高吞吐率或高可靠性的線路投遞。

(4)生存週期

IP數據報的路由選擇具有獨立性，因此從源主機到目的主機的傳輸延遲也具有隨機性。如果路由表發生錯誤，數據報就有可能進入一個死循環。利用IP報頭中的生存週期字段，可以有效的控制數據報在網絡中無休止的流動。在網絡中，“生存週期”域隨時間而遞減，在該域為0時，報文將被刪除，避免死循環的發生。

(5)頭部校驗和

頭部校驗和用於保證IP數據報頭的完整性。注意，在IP數據報中，只含有報頭校驗字段，沒有數據區校驗字段。

(6)地址

在IP數據報報頭中，源IP地址和目的IP地址分別表示該IP數據報的.發送者和接收者的地址。相當於寄信中的寄信人地址和收信人地址。

　　封裝、分片與重組

因為IP數據報可以在互聯網上傳輸，所以它可能要跨越多個網絡。作為一個高層網絡數據，IP數據報最終也需要封裝成幀進行傳輸。

(1)MTU

根據網絡使用的技術不同，每種網絡都規定了一個幀最多能夠攜帶的數據量，這一限制稱為最大傳輸單元(Maximum Transmission Unit，MTu)。一個IP數據報的長度只有小於或等於一個網絡的MTU時，才能在這個網絡中進行傳輸。

互聯網可以包含各種異構網絡，一個路由器也可能連接具有不同MTU值的多個網絡，能從一個網絡接收IP數據報並不代表能向該網絡發送數據報(因為不同網絡的MTU不同)。

為解決以上MTU的限制問題，IP互聯網通常採用分片與重組技術。

(2)分片和重組

當一個數據報的尺寸大於將發往網絡的MTU值時，路由器會將IP數據報分成若干較小的部分，稱為分片，然後再將每片獨立的發送。一旦分片，每片可以像正常的IP數據報一樣經過獨立的路由選擇來發送，最終到達目的主機。

在接收到所有分片的基礎上，主機對分片進行重新組裝的過程稱為IP數據報重組。IP協議規定，只有最終的目的主機才可以對分片進行重組。

(3)分片控制

在IP數據報報頭中，標識、標誌和片偏移3個字段與控制分片和重組有關。

標識是源主機賦予IP數據報的標識符。標識符能表明分片是原屬於哪個IP數據報的。

標誌字段用來告訴目的主機該數據報是否已經分片，是否是最後一個分片。

片偏移字段指出本片數據在初始IP數據報數據區中的位置。重組的分片順序由片偏移提供。