目錄

一、前言

二、IP資料報

1、版本

2、首部長度

3、區分服務

4、總長度

5、標識

6、標志

7、片偏移

8、生存時間

9、協議

10、首部檢驗和

三、Cisco模擬器實驗

四、ICMP協議

1、終點不可達

2、源點抑制

3、超時

4、引數問題

5、改變路由（重定向）

6、回送請求和回答

7、時間戳請求和回答

五、ICMP實踐應用

一、前言

在上一篇中開始了網路層的探索，《計算機網路學習：分組轉發和路由選擇、ARP協議》主要記錄了網路層的核心功能：分組轉發和路由選擇，同時也講解了重要的ARP逆地址決議協議，網路層內容非常豐富，這次準備對TCP/IP體系中的兩個重要標準進行詳細記錄：IP資料報和ICMP協議，

這段時間寫關于計算機網路方面的知識，我的初衷是對以前學習過的內容進行一個系統的整理，梳理思路，將零散的知識碎片集成一個相對完善的知識體系，這樣能夠更好地去理解知識，最近我領悟了一個道理：不要急著往前走，偶爾回顧自己所學所經歷，善于總結，才能走得更輕松更遠！哈哈哈，嘗試著文學式表達感悟，似乎與理工科格格不入，不過有時候會理工科的文學更有趣，

進入正題，看完這篇能學到什么呢？

1. IP資料報格式和首部欄位的功能；
2. Cisco實驗驗證實際通信程序中IP資料報具體內容；
3. ICMP協議以及報文內容；
4. ICMP在實際中的應用，

值得一提，我覺得 學習IP資料報和ICMP協議的基本內容 看完這篇就夠了！

二、IP資料報

學習一個知識，我們往往傾向于能夠直觀地感知，而不喜歡抽象的概念，所以這里我先放上圖片（來源：百度百科），

先看看IP資料報長什么樣子，我們才能更好地理解它，

這張圖我覺得是最清晰直觀的，一眼就可以發現IP資料報的格式和基本功能內容，下面就來瞧瞧每個區域分別負責什么，

一個IP資料報由首部和資料兩個部分組成，首部的前部分屬于固定部分，占20個位元組；后面部分屬于可變部分，長度時可變的，

首部固定部分主要欄位決議：

1、版本

從圖中可以看到，版本欄位占4位，記錄著通信雙方使用的IP協議版本，比如IPv4、IPv6，目前廣泛使用的是IPv4，

2、首部長度

占4位，表示的單位為4位元組，比如1111（十進制的15）就代表首部長度為60位元組（15*4=60）.以4位元組的整數倍劃分，不足則填充，最常用的首部長度為0101（20位元組），

3、區分服務

占8位，用以獲得更好的服務，實際中未使用，

4、總長度

即首部長度和資料長度之和，占16位，因此，最大長度可知為16位都是1，就是65535位元組，

在IP層下層資料鏈路層存在自己的幀格式，幀格式的資料欄位最大傳送單元（MTU）是1500位元組，盡可能長的資料報能夠提高傳輸效率，實際中資料報長度很少大于1500位元組，所以，IP標準規定：所有主機和路由器的IP資料報長度不能小于576位元組，

如果資料報長度超過MTU，則將進行分片后再傳送，與后面的片偏移相關，然后總長度就成了分片后每個分片的首部和資料的長度之和，

5、標識

占16位，在實際IP中，維持了一個計數器，每產生一個資料報，計數其加1，存放到該欄位，IP是無連接服務，不存在按序接收問題，該標識不是序號，而是在進行分片之后對相同的資料報進行標識，屬于同一個資料報的標識相同，以便到達目的后被重新封裝為原來的資料報，

6、標志

占3位，目前使用2兩位有意義的，

最低位：MF（More Fragment）還有分片，MF=0時說明是最后一個分片，

中間位：DF（Don‘t Fragment）不能分片，DF=0時才能分片，

7、片偏移

占13位，用于記錄較長分組中，一個分片在原資料報中的相對位置，片偏移以8位元組為單位，長度是8位元組的整數倍，

假設一個資料報總長度為3820位元組，首部20位元組和資料3800位元組，現在要求長度不超過1420位元組，那么它的每個分片為多少呢？

我們簡單分析一下，資料部分盡可能長的可以分為1400,1400,1000三個分片，這樣再加上首部滿足小于1420位元組，

分片一：0-1399位元組，因此片偏移=0/8=0

分片二：1400-2799位元組,片偏移=1400/8=175

分片三：2800-3800位元組,片偏移=2800/8=350

很容易就計算出每個分片的片偏移，

8、生存時間

TTL（Time To Live）占8位，最大值255.每個資料報都有TTL，防止被錯誤路由在網路中不斷回圈，消耗網路資源，在實際中，TTL表示的是跳數而不是時間，指明資料報在網路中最多可經過多少個路由器，

9、協議

占8位，指明資料報攜帶的資料是使用什么協議，方便目的主機的IP層將資料交給對應的程式處理，這里列舉幾個，

10、首部檢驗和

占16位，只校驗資料報首部，不包括資料部分，這樣可以減少計算量，同時不采用復雜的CRC檢驗碼，而是使用簡單的反碼算術運算，

反碼算術運算：將資料報首部劃分為多個16位的序列，16位序列相加之和取反碼，寫入檢驗和，接收方再將首部16位序列（包含檢驗和的16位）相加之和取反碼，結果為0則說明資料報正確，否則丟棄，

三、Cisco模擬器實驗

現在做一個簡單的實驗，模擬兩臺主機進行通信，然后查看IP資料報的格式，

實驗如圖，現在PC0發送ping命令給PC1.

這就是實際中IP資料報的格式，與開始介紹的圖一致：

這里使用到ping命令，自然聯想到是基于ICMP協議進行通信的，接下來看看ICMP協議具體是什么，

四、ICMP協議

網際控制報文協議就是熟悉的ICMP全稱，

還是先放一個直觀容易理解地圖片（來源：百度百科）

ICMP報文作為IP資料報的資料，加上IP資料報首部，組成IP資料報被發送出去，

前4個位元組是固定格式：包括型別、代碼、檢驗和三個欄位，

ICMP報文種類有差錯報告報文和詢問報文，幾種常用的報文型別有：

差錯報告報文有5種型別：

1、終點不可達

當路由器或主機不能交付資料報時，就向發送方發送源點不可達報文，

2、源點抑制

由于擁塞而丟棄資料，就發送源點抑制報文告知發送方降低放松頻率，

3、超時

當TTL減少至零時，說明目的接收方沒有接收資料報，發送超時報文告知發送方，

4、引數問題

接收方收到的資料首部的一些欄位不正確時，發送引數問題報文，

5、改變路由（重定向）

發送方按路由表中的默認路由發送資料給目的主機，因為每個路由器都有一個最佳路由到達每個網路，所以如果該路由不是最佳的，路由器就把新的路由資訊發送給源主機，告知下次發送時有更好地路由選擇，

詢問報文有兩種類型：

6、回送請求和回答

上面使用到的ping命令就是發送了詢問報文，測驗目的是否可到達，

7、時間戳請求和回答

請某個主機或路由器回答當前的日期時間，可以用來進行時鐘同步和測量時間，

五、ICMP實踐應用

在上面的模擬實驗也可以看到ICMP報文的內容，

使用ping命令測驗目的主機：

在自己電腦的命令提示符cmd測驗：

ping www.csdn.net

可以看到詢問報文應答的一些資訊，

另外，tracert命令可以探測路由資訊，也是發送ICMP回送請求報文，

tracert www.csdn.net

通過最多 30 個躍點跟蹤
到 www.csdn.net [39.105.14.128] 的路由:

這次詳細記錄了網路層IP資料報和ICMP協議的內容，直觀的演示和實踐可以更好地掌握這方面的知識，

這段時間寫關于計算機網路方面的知識，我的初衷是對以前學習過的內容進行一個系統的整理，梳理思路，將零散的知識碎片集成一個相對完善的知識體系，這樣能夠更好地去理解知識，最近我領悟了一個道理：不要急著往前走，偶爾回顧自己所學所經歷，善于總結，才能走得更輕松更遠！哈哈哈，嘗試著文學式表達感悟，似乎與理工科格格不入，不過有時候會理工科的文學更有趣，

你是不是覺得 學習IP資料報和ICMP協議的基本內容 看完這篇就夠了呢！

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