2015年全国计算机三级考试《网络技术》知识点：IP数据报

在互联层，需要传输的数据首先需要加上IP头信息，封装成数据报。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。

　　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。

(6)地址

在IP数据报报头中，源IP地址和目的IP地址分别表示该IP数据报的.发送者和接收者的地址。相当于寄信中的寄信人地址和收信人地址。

　　封装、分片与重组

因为IP数据报可以在互联网上传输，所以它可能要跨越多个网络。作为一个高层网络数据，IP数据报最终也需要封装成帧进行传输。

(1)MTU

根据网络使用的技术不同，每种网络都规定了一个帧最多能够携带的数据量，这一限制称为最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTu)。一个IP数据报的长度只有小于或等于一个网络的MTU时，才能在这个网络中进行传输。

互联网可以包含各种异构网络，一个路由器也可能连接具有不同MTU值的多个网络，能从一个网络接收IP数据报并不代表能向该网络发送数据报(因为不同网络的MTU不同)。

为解决以上MTU的限制问题，IP互联网通常采用分片与重组技术。

(2)分片和重组

当一个数据报的尺寸大于将发往网络的MTU值时，路由器会将IP数据报分成若干较小的部分，称为分片，然后再将每片独立的发送。一旦分片，每片可以像正常的IP数据报一样经过独立的路由选择来发送，最终到达目的主机。

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称为IP数据报重组。IP协议规定，只有最终的目的主机才可以对分片进行重组。

(3)分片控制

在IP数据报报头中，标识、标志和片偏移3个字段与控制分片和重组有关。

标识是源主机赋予IP数据报的标识符。标识符能表明分片是原属于哪个IP数据报的。

标志字段用来告诉目的主机该数据报是否已经分片，是否是最后一个分片。

片偏移字段指出本片数据在初始IP数据报数据区中的位置。重组的分片顺序由片偏移提供。