1、 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007Chapter 8網際網路通訊協定網際網路通訊協定8-2 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007目標目標本章結束後，您將能夠：本章結束後，您將能夠：n了解資料包的格式和欄位n了解為什麼需要分段及相關的欄位n了解 IP 資料包中可獲得的各種選項n可以去執行檢查碼的計算n了解 IP 套件中的各模組及其交互運作的情況 8-3 The McGraw-Hill
2、 Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-4 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078.1 資料包資料包n在 IP 層的封包稱為資料包資料包(datagram)，為一不固定長度的封包，包括標頭標頭(header)及資料資料(data)這兩個部分。n標頭有 20 到 60 個位元組長，包含傳送路徑的重要訊息。8-5 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill C
3、ompanies,Inc.,20078-6 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-7 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007在第四版的在第四版的 IP 中，中，優先權欄位優先權欄位並未被使用。並未被使用。8-8 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-9 The McGraw-Hi
4、ll Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-10 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-11 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007總長度欄位總長度欄位定義了資料包的總長度，定義了資料包的總長度，包括標頭。包括標頭。8-12 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McG
5、raw-Hill Companies,Inc.,20078-13 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-14 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-15 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例1某一個到達的 IP 封包，其最前面 8 個位元為：01000010接收者會移除
6、該封包，為什麼？解答解答此封包中有錯誤。最左的 4 位元(0100)代表版本，這部分正確。後面 4 位元(0010)代表標頭長度為 2 4=8 位元組，這是錯誤的，因為最小的標頭長度，需為 20 位元組，這封包在傳輸過程已經被破壞。8-16 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例2某 IP 封包其 HLEN 為 1000(二進制)，請問此封包攜帶多少位元組的選項？解答解答HLEN 之值為 8，代表標頭的總長為 8 4=32 個位元組。最前面的 20 個位元組為主要標頭，剩下的 12
7、個位元組個位元組為選項。8-17 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例3某 IP 封包其 HLEN 之值為(5)16，總長度欄之值為(0028)16，請問此封包攜帶多少資料？解答解答HLEN 之值為 5，表示標頭為 5 4=20 位元組(無其他選項)，總長度欄位的值為 40 個位元組，代表資料長度為(40 20)=20 個位元組個位元組。8-18 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2
8、007範例範例4某一個到達的 IP 封包，其前面幾個位元組以十六進制表示為：4500 0028 0001 0000 0102.請問這個封包還可以經過幾個路由器，而不會被移除？其資料屬於哪一種上層通訊協定？解答解答要找到 TTL 值，我們要跳 8 個位元組，TTL 在第 9 位元組為01，表示這個封包只能再漫遊一個站台。通訊協定欄為 TTL的下一個位元組，其值為 02 表示上層的協定是 IGMP(見表8.4)。8-19 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078.2 分段分段一個訊框訊框(fra
9、me)的格式與大小取決於該訊框所使用的實體網路通訊協定。一個資料包可能需要被分段分段(fragment)來符合該通訊協定的規定。本節所討論的主題包括：本節所討論的主題包括：最大傳輸單元(MTU)與分段有關的欄位 8-20 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-21 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-22 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 T
10、he McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-23 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-24 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-25 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例5某個到達的封包，其 M 位元值為 0。請問它是第一個片段，或是最後
11、一個片段，或是中間的片段？我們是否能知道此封包有沒有被分段過？解答解答如果 M 位元為 0，代表沒有其他片段，這是最後一個片段。但是我們無法判斷原來的封包是否被分段過。8-26 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例6某個到達的封包，其 M 位元值為 1。請問它是第一個片段，或是最後一個片段，或是中間的片段？我們是否能知道此封包有沒有被分段過？解答解答如果 M1 表示至少還有 1 個片段，目前這個片段可能是第一第一或是中間中間的一個片段，我們不知道這是第一個或是中間的。不過可以肯定的
12、是原來的封包有被分段過，因為 M 為 1。8-27 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例7某個到達的封包，其 M 位元值為 1，分段差量值為 0。請問它是第一個片段，或是最後一個片段，或是中間的片段？解答解答因為 M1，所以，不是第一個片段就是中間的片段。因為分段差量值為 0，所以它是第一個第一個片段。8-28 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例8某個到達的封包，其分
13、段差量值為 100。請問它的第一個位元組的編號為何？我們是否能知道最後一個位元組的編號為何？解答解答要找到第一個位元組的編號，需將分段差量值乘以 8。所以第一個位元組的編號為 800。我們無法知道最後一個位元組的編號，除非我們知道資料的長度。8-29 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例9某個到達的封包，其分段差量值為 100，HLEN值為 5，長度欄之值為 100。請問它的第一個位元組和最後一個位元組的編號為何？解答解答第一個位元組的編號為100 8 800。因為總長度為 100
14、 位元組，而標頭長度為 5 4=20 位元組，所以表示資料為 80 個位元組。第一個位元組的編號為 800，因此最後一個位元組的編號為 879。8-30 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078.3 選項選項IP 資料包的標頭可分為兩個部分，分別是固定的部分及可變的部分。可變的部分所包含的選項選項(option)可達 40 個位元組長。本節所討論的主題包括：本節所討論的主題包括：格式 選項種類 8-31 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGr
15、aw-Hill Companies,Inc.,20078-32 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-33 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-34 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-35 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The
16、McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-36 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-37 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-38 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-39 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006
17、The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-40 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-41 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-42 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-43 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2
18、006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例10在 IP 標頭的 6 個選項中，有哪些必須拷貝到每一個片段？解答解答檢查每個選項之命令碼的第一個位元(最左邊那個位元)。a)無動作：命令碼為000000001；不用拷貝。b)選項結束：命令碼為00000000；不用拷貝。c)記錄路由：命令碼為00000111；不用拷貝。d)嚴格受控來源端路由：命令碼為10001001；要拷貝。e)寬鬆受控來源端路由：命令碼為10000011；要拷貝。f)時間戳記：命令碼為0100100；不用拷貝。8-44 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20
19、06 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例11在 IP 標頭的 6 個選項中，有哪些是作為資料包控制用，有哪些用來作為偵錯及管理用？解答解答檢查每個選項之左邊的第二及第三位元。a)無動作：命令碼為000000001；資料包控制。b)選項結束：命令碼為00000000；資料包控制。c)記錄路由：命令碼為00000111；資料包控制。d)嚴格受控來源端路由：命令碼為10001001；資料包控制。e)寬鬆受控來源端路由：命令碼為10000011；資料包控制。f)時間戳記：命令碼為0100100；偵錯及管理。8-45 The McGraw-Hill Compa
20、nies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例12在 UNIX 的系統工具中，有一個稱為 ping 的指令可以讓我們檢查 IP 封包的漫遊動作。我們會在下一章討論 ping 程式的細節，在這個範例中，我們先說明如何使用 ping 程式來檢查某個主機是否存在網路上。我們 ping 一台位於 De Anza College 的伺服器，名稱為 fhda.edu。結果顯示此主機的 IP 位置為153.18.8.1。結果也顯示了使用的位元組個數。8-46 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGr
21、aw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例13我們可以在使用 ping 指令時加上 R 的選項，來執行記錄記錄路由路由。結果也顯示了介面及 IP 位址。8-47 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例14在 UNIX 的系統工具中，traceroute 程式也可以使用來追溯某個封包的路徑選擇。結果顯示了所經過的 3 個路由器。8-48 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc
22、.,2007範例範例15traceroute 程式也可以使用來執行寬鬆受控來源端路由寬鬆受控來源端路由。選項 g 可能讓我們定義從來源端到目的端之間所要經過的路由器。下面說明了我們可以傳送一個封包到 fhda.edu 伺服器，並要求此封包要經過 IP 位址為 153.18.251.4 的路由器。8-49 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例16traceroute 程式也可以使用來執行嚴格受控來源端路由嚴格受控來源端路由。選項 G 強迫此封包要經過定義在命令列中的路由器。下面說明了
23、我們可以傳送一個封包到 fhda.edu 伺服器，並強迫此封包只能經過 IP 位址為153.18.251.4 的路由器。8-50 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078.4 檢查碼檢查碼TCP/IP 通訊協定組之中，大部分的通訊協定所使用的錯誤偵測方法稱為檢查碼檢查碼(checksum)。檢查碼是針對封包在傳輸過程中可能遭受破壞所使用的一種保護措施。檢查碼算是封包所加入的一些多餘的訊息。本節所討論的主題包括：本節所討論的主題包括：傳送端檢查碼的計算 接收端檢查碼的計算 IP 封包使用的檢查
24、碼8-51 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007傳送端計算檢查碼的步驟：傳送端計算檢查碼的步驟：n 將封包分成將封包分成 k 個段落，每個段落有個段落，每個段落有 n 個位元。個位元。n 將所有的段落以將所有的段落以 1 的補數運算的方法加起來。的補數運算的方法加起來。n 再求上面結果的補數值即為檢查碼。再求上面結果的補數值即為檢查碼。8-52 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-
25、53 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-54 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例17圖8.24 說明 IP 標頭的檢查碼計算過程，這個 IP 標頭沒有選項欄，標頭被分成數個 16 位元的段落，各段落被加總起來，然後再求其補數，最後的結果填入檢查碼的欄位。接下一張投影片接下一張投影片8-55 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The
26、McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-56 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007範例範例18接下一張投影片接下一張投影片n讓我們以十六進制再做一次。n每一列有 4 個十六進制數字，首先我們計算總和的部份。n注意如果所加的結果超過一個數字的大小，要進位到左邊的數字。n將總和的部份做補數運算以求檢查碼，因為我們是以十六進制計算，所以 E 的補數是 1，而 4 的補數是 B，圖8.25 說明了這些運算。n注意答案 8BB1 與範例17的結果一樣。8-57 The Mc
27、Graw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-58 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078.5 IP 套件套件 我們介紹一個簡化過的 IP 軟體套件設計，來說明它的各個模組及模組之間交互關係。此 IP 套件包括 8 個模組。本節所討論的主題包括：本節所討論的主題包括：添加標頭模組 處理模組 佇列 路由表 轉送模組 MTU表格 分段模組 重組表格 重組模組8-59 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-60 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,20078-61 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2006 The McGraw-Hill Companies,Inc.,2007
