网络层首部

网络层

网络层数据包（IP数据包，Packet）由首部、数据2部分组成

数据：很多时候是由传输层传递下来的数据段（Segment）

网络层的首部 —— 版本、首部长度、区分服务 、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部校验和

• 版本（Version）

• 占4位，二进制乘以4才是最终长度    
• 0b0100:IPv4
• 0b0110:IPv6

• 首部长度（Header Length）

• 占4位，二进制*4才是最终长度
• 0b0101:20(最大值)   5*4 = 20
• 0x1111:60(最大值) 15*4 = 60
• 可变部分最长40个字节

• 区分服务（Differentiated Services Field）

• 占8位
• 可以用于提高网络的服务质量（Qos,Quality of Service）

• 总长度（Total Length）

• 占16位
• 首部 + 数据的长度之和，最大值是65534
• 由于帧的数据不能超过1500字节，所以过大的IP数据包，需要分片（fragments）传输给数据链路层，每一片都有自己的网络层首部（IP首部）

• 标识（Identification）

• 占16位
• 数据包的ID，当数据包过大进行分片时，同一个数据包的所有片的标识都是一样的 
• 有一个计数器专门管理数据包的ID，每发出一个数据包，ID就 + 1

• 标志（Flags）

• 占3位
• 第一位（Reserved Bit）：保留
• 第二位（Dont't Fragment）：1代表不允许分片，0代表允许分片
• 第三位（More Fragments）：1代表不是最后一片，0代表是最后一片

• 片偏移

• 占13位
• 片偏移乘以8：字节偏移
• 每一片的长度一定是8的整数倍 

补充：ping的几个用法

ping /?  :查看ping的用法
ping ip地址 -l 数据包大小   :发送指定大小的数据包
ping ip地址 -f :不允许网络层分片
ping ip地址 -i TTL ： 设置TTL的值
通过tracert、pathping命令，可以跟踪数据包经过了哪些路由器

• 协议

• 占8位
• 表明所封装的数据是使用了什么协议 

• 首部校验和 

        用于检查首部是否有错误

• 生存时间（Time To Live，TTL）

• 占8位
• 每个路由器在转发之前会将TTL减1，一旦发现TTL减为0，路由器会返回错误报告
• 观察使用ping命令后的TTL，能够推测出对方的操作系统、中间经过了多少个路由器

 

如图，百度的服务器应该是Linux，如果是Windows，经历的路由器太多了，不太可能。

（通过ping baidu.com -i 1、ping baidu.com -i 2、ping baidu.com -i 3、ping baidu.com -i 4……可以追踪发包到百度经过的路由器。） 

当然也可以通过使用tracert、pathping命令追踪发包到百度经过的路由器。

通过WireShark抓包可以验证网络层的数据首部