下面我們來對互聯(lián)網(wǎng)中的一些協(xié)議應(yīng)用進(jìn)行一下分析。那么在網(wǎng)絡(luò)之中個(gè)，路由器無非是一個(gè)非常重要的部件了。那么我們現(xiàn)在就來詳細(xì)解讀一下IP路由器協(xié)議的相關(guān)使用問題?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol)是規(guī)范計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳送的一套路由器協(xié)議｡目前使用的是IPv4, IPv6在試驗(yàn)階段｡IPv4,是路由器協(xié)議(Internet Protocol,IP)的第四版,也是第一個(gè)被廣泛使用,構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石的路由器協(xié)議｡1981年Jon Postel 在RFC791中定義了IP｡

IPv4使用32位地址,因此最多可能有4,294,967,296(=232)個(gè)地址｡一般的書寫法為4個(gè)用小數(shù)點(diǎn)分開的十進(jìn)制數(shù)｡也有人把4個(gè)字節(jié)的數(shù)字化成一個(gè)巨型整數(shù),但這種標(biāo)示法并不常見｡另一方面,目前還并非很流行的IPv6使用的128位地址所采用的位址記數(shù)法,在IPv4也有人用,但使用范圍更少｡過去IANAIP地址分為A,B,C,D 4類,把32位的地址分為兩個(gè)部分:前面的部分代表網(wǎng)絡(luò)地址,由IANA分配,后面部分代表局域網(wǎng)地址｡如在C類網(wǎng)絡(luò)中,前24位為網(wǎng)絡(luò)地址,后8位為局域網(wǎng)地址,可提供254個(gè)設(shè)備地址(因?yàn)橛袃蓚€(gè)地址不能為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用: 255為廣播地址,0代表此網(wǎng)絡(luò)本身) ｡網(wǎng)絡(luò)掩碼(Netmask) 限制了網(wǎng)絡(luò)的范圍,1代表網(wǎng)絡(luò)部分,0代表設(shè)備地址部分,例如C類地址常用的網(wǎng)絡(luò)掩碼為255.255.255.0｡

IP包由首部(header)和實(shí)際的數(shù)據(jù)部分組成｡數(shù)據(jù)部分一般用來傳送其它的路由器協(xié)議,如TCP, UDP,ICMP等｡數(shù)據(jù)部分最長可為65515字節(jié)(Byte)(=2xx16 - 1 - 最短首部長度20字節(jié)) ｡一般而言,低層(鏈路層) 的特性會(huì)限制能支持的IP包長｡例如以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議,有一個(gè)路由器協(xié)議參數(shù),即所謂的最大傳輸單元(Maximum Transfer Unit, MTU) ,為1518字節(jié),以太網(wǎng)的幀首部使用18字節(jié),剩給整個(gè)IP包(首部+數(shù)據(jù)部分)的只有1500字節(jié)｡還有一些底層網(wǎng)絡(luò)只能支持更短的包長｡這種情況下,IP路由器協(xié)議提供一個(gè)分割(fragment)的可選功能｡長的IP包會(huì)被分割成許多短的IP包,每一個(gè)包中攜帶一個(gè)標(biāo)志(Fragmentid)｡發(fā)送方(比如一個(gè)路由器) 將長IP包分割,一個(gè)一個(gè)發(fā)送,接送方(如另一個(gè)路由器)按照相應(yīng)的IP地址和分割標(biāo)志將這些短IP包再組裝還原成原來的長IP包｡

IP路由

Ipv4并不區(qū)分作為網(wǎng)絡(luò)終端的主機(jī)(host) 和網(wǎng)絡(luò)中的中間設(shè)備如路由器中間的差別｡每臺(tái)電腦可以即做主機(jī)又做路由器｡路由器用來聯(lián)結(jié)不同的網(wǎng)絡(luò)｡所有用路由器聯(lián)系起來的這些網(wǎng)絡(luò)的總和就是互聯(lián)網(wǎng)｡IPv4技術(shù)即適用于局域網(wǎng)(LAN) 也適用于廣域網(wǎng)｡一個(gè)IP包從發(fā)送方出發(fā),到接送方收到,往往要穿過通過路由器連接的許許多多不同的網(wǎng)絡(luò)｡每個(gè)路由器都擁有如何傳遞IP包的知識(shí),這些知識(shí)記錄在路由表中｡路由表中記錄了到不同網(wǎng)絡(luò)的路徑,在這兒每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都被看成一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)｡路由表中記錄由路由器協(xié)議管理,可能是靜態(tài)的記錄比如由網(wǎng)絡(luò)管理員寫入的,也有可能是由路由器協(xié)議動(dòng)態(tài)的獲取的｡有的路由器協(xié)議可以直接在IP路由器協(xié)議上運(yùn)行｡

在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很重或者出錯(cuò)的情況下,路由器可以將收到的IP包丟棄｡在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷重的時(shí)候,同樣一個(gè)IP包有可能由路由器決定走了不同的路徑｡路由器對每一個(gè)IP包都是單獨(dú)選擇路由的｡這也提高了IP通信的可靠性｡但單是IP層上的包傳輸,并不能保證完全可靠｡IP包可能會(huì)丟失; 可能會(huì)有重復(fù)的IP包被接受方收到; IP包可能會(huì)走不同的路徑,不能保證先發(fā)的先到; 接受方收到的可能是被分割了的IP包｡在IP之上再運(yùn)行TCP路由器協(xié)議則解決這些缺點(diǎn)提供了一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)通路｡

ICMP

互聯(lián)網(wǎng)控制消息路由器協(xié)議(Internet Control Messages Protocol,ICMP) 用于查錯(cuò)和控制(如),是IP路由器協(xié)議不可能缺少的幫手｡幾乎任何的IP協(xié)議的實(shí)施(Implementation)都伴隨一個(gè)ICMP路由器協(xié)議的實(shí)施｡ICMP路由器協(xié)議實(shí)現(xiàn)在IP之上,即ICMP包是作為IP的數(shù)據(jù)部分來傳送的｡ICMP的一個(gè)重要的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)擁塞控制: 路由器丟棄一個(gè)IP包時(shí),一般會(huì)用ICMP發(fā)一個(gè)消息給這個(gè)IP包的原發(fā)送者,原發(fā)送者可以相應(yīng)的降低IP包的發(fā)送頻率,以降低或避免IP包再被丟棄的可能性｡ICMP的另一個(gè)重要的應(yīng)用在于,將傳送ICMP消息的IP包禁止分割位(Don't Fragment-Bit)設(shè)置上,就可以利用ICMP的來測量一段網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元(MTU) ｡

ICMP

Ipv4可以運(yùn)行在各種各樣的底層網(wǎng)絡(luò)上,比如端對端的串行數(shù)據(jù)鏈路(PPP路由器協(xié)議和SLIP協(xié)議) ,衛(wèi)星鏈路等等｡局域網(wǎng)中最常用的是以太網(wǎng)｡一個(gè)用于IP包的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀,在IP包首部前有一個(gè)14字節(jié)的以太網(wǎng)幀首部,在IP數(shù)據(jù)部分后添加了一個(gè)32位(4字節(jié)) 的CRC校驗(yàn)｡除了1518字節(jié)的最大傳輸單元(MTU) 限制外,以太網(wǎng)還有最小傳輸單元的限制: 總幀長不能小于64字節(jié)｡如果IP包太短,比如IP數(shù)據(jù)部分短于26字節(jié),那么后面會(huì)添0(Padding) ,這時(shí)IP首部中的'包長度'指示了真正的包長｡以太網(wǎng)使用48位的地址｡每個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)卡都有一個(gè)獨(dú)一無二的48位的硬件地址｡所有的位均為1的地址是以太網(wǎng)廣播地址｡發(fā)送數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡必須知道數(shù)據(jù)接送方的以太網(wǎng)地址才能把數(shù)據(jù)發(fā)給它｡

地址解析路由器協(xié)議ARP(Address Resolution Protocol) 用于將IP地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)地址｡每臺(tái)計(jì)算機(jī)上都有一個(gè)ARP列表,里面存儲(chǔ)了以太網(wǎng)中不同的IP地址與以太網(wǎng)地址的對應(yīng)關(guān)系｡如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)IP地址沒有對應(yīng)的以太網(wǎng)地址,它會(huì)發(fā)一個(gè)ARP請求(Request) 到以太網(wǎng)中詢問,擁有該IP地址的計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)一個(gè)ARP應(yīng)答(Reply)來通知它自己的以太網(wǎng)地址｡