《IP包的传送方式》课件

IP包的传送方式欢迎来到本次关于IP包传送方式的演示。我们将深入探讨网络通信的核心机制，揭示数据包如何在复杂的互联网中穿梭。IP网络基础网络层核心IP协议是互联网的基础，负责数据包的寻址和路由。无连接服务IP提供尽力而为的数据传输，不保证可靠性。分组交换数据被分割成小包，独立传输和路由。传输层协议TCP协议面向连接，可靠传输，适用于要求准确性的应用。UDP协议无连接，快速传输，适用于实时性要求高的应用。以太网帧格式以太网帧包含目标地址、源地址、类型字段和数据。交换机通过MAC地址学习和转发，实现局域网内高效通信。冲突检测CSMA/CD机制避免同时传输导致的数据冲突。OSI参考模型1应用层2表示层3会话层4传输层5网络层OSI模型定义了网络通信的标准框架，IP位于网络层，负责路由和寻址。IP地址的分类A类首位为0，网络号8位，主机号24位。适用于大型网络。B类首位为10，网络号16位，主机号16位。适用于中型网络。C类首位为110，网络号24位，主机号8位。适用于小型网络。D类和E类D类用于多播，E类保留用于研究。IP地址的子网划分划分目的提高IP地址利用率，减少广播域。借位原理从主机位借用若干位作为子网号。子网数量由借用的位数决定，2的n次方。地址范围每个子网有固定的可用IP地址范围。子网掩码1定义用于区分IP地址中的网络部分和主机部分。2格式32位二进制数，网络部分全1，主机部分全0。3应用与IP地址按位与运算，得到网络地址。4表示方法点分十进制或CIDR表示法（如/24）。路由表1目的网络指定数据包要到达的网络地址。2下一跳数据包应该发送到的下一个路由器的IP地址。3接口用于发送数据包的网络接口。4度量值表示到达目的地的成本，用于选择最佳路径。静态路由优点配置简单不消耗网络带宽安全性高缺点不能自动适应网络变化大型网络维护困难故障恢复能力差动态路由RIP协议基于跳数的距离矢量协议，适用于小型网络。OSPF协议链路状态协议，基于带宽计算最短路径。BGP协议路径矢量协议，用于自治系统之间的路由选择。路由算法1Dijkstra算法用于计算单源最短路径。2Bellman-Ford算法可处理负权边的单源最短路径。3Floyd-Warshall算法计算所有节点对之间的最短路径。ARP协议发送ARP请求广播询问目标IP对应的MAC地址。接收ARP响应目标主机回复自己的MAC地址。更新ARP缓存保存IP和MAC地址的映射关系。发送数据帧使用获得的MAC地址封装以太网帧。ICMP协议错误报告通知源主机数据包传输中遇到的问题。查询用于诊断网络状况，如ping命令。重定向通知主机使用更好的路由路径。时间戳用于同步和测量网络延迟。UDP数据报8字节UDP头部固定长度，包含源端口、目标端口、长度和校验和。65507字节UDP数据报最大理论长度，实际常受MTU限制。0可靠性UDP不保证可靠传输，应用层需自行处理。TCP连接1客户端发送SYN请求建立连接，发送初始序列号。2服务器回复SYN+ACK确认客户端请求，发送自己的序列号。3客户端发送ACK确认服务器响应，连接建立完成。TCP可靠性机制序列号标识数据字节流，保证数据有序。确认应答接收方确认收到的数据，请求重传丢失的包。超时重传发送方在一定时间内未收到确认就重新发送数据。TCP流量控制滑动窗口接收方通告窗口大小，发送方据此调整发送速率。窗口大小动态变化，实现流量控制。拥塞控制通过慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复算法，适应网络状况，避免网络拥塞。IP包的封装和转发应用数据用户数据准备发送。TCP/UDP封装添加传输层头部。IP封装添加IP头部，包含源IP和目标IP。链路层封装添加以太网头部，准备在物理网络传输。IP数据报首部版本指定IP协议版本，IPv4或IPv6。首部长度表示IP头部的长度，以4字节为单位。服务类型指定服务质量要求，如延迟、吞吐量等。总长度整个IP数据报的长度，包括头部和数据。IP分片与重组1MTU限制当IP包大于链路层MTU时，需要进行分片。2分片过程将大包分割成多个小包，每个分片都有独立的IP头。3标识字段用于标识属于同一原始数据报的分片。4重组目的主机根据标识字段重新组装原始数据报。IP转发机制1接收数据包路由器接收到IP数据包。2查找路由表根据目的IP地址查找下一跳。3转发决策选择最佳路径进行转发。4更新TTL递减TTL值，丢弃TTL为0的包。DHCP协议DHCP发现客户端广播寻找DHCP服务器。DHCP提供服务器响应，提供可用IP地址。DHCP请求客户端选择并请求特定IP地址。DHCP确认服务器确认分配，租约生效。DNS域名解析1根域名服务器2顶级域名服务器3权威域名服务器4本地DNS服务器DNS解析过程是递归查询，从本地DNS开始，逐级向上查询，直到找到对应IP地址。网关作用协议转换在不同网络协议之间进行转换。路由功能决定数据包的下一跳路由。安全控制作为网络边界，实施访问控制策略。地址转换执行NAT，允许内网设备访问外网。防火墙工作原理包过滤根据IP地址、端口等信息过滤数据包。状态检测跟踪连接状态，提供更精细的控制。应用层网关深入分析应用层协议，提供高级保护。IP数据报优化1头部压缩减少重复信息，提高传输效率。2路径MTU发现避免不必要的分片，提高网络性能。3QoS支持通过DSCP字段实现服务质量保证。4IPsec提供端到端加密和认证，增强安全性。移动IP技术家乡代理在移动节点原始网络中代表其接收数据包，并转发到当前位置。外部代理