JION数据格式详解
JSON 数据格式解析
和XML 一样，JSON 也是基于纯文本的数据格式。由于JSON 天生是为JavaScript 准备的，因此，JSON 的数据格式非常简单，您可以用JSON 传输一个简单的String，Number，Boolean，也可以传输一个数组，或者一个复杂的Object 对象。
String，Number 和Boolean 用JSON 表示非常简单。例如，用JSON 表示一个简单的String " abc "，其格式为："abc",除了字符"，\，/ 和一些控制符（\b，\f，\n，\r，\t）需要编码外，其他Unicode 字符可以直接输出。
Boolean 类型表示为true 或false 。此外，JavaScript 中的null 被表示为null，注意，true、false 和null 都没有双引号，否则将被视为一个String 。
JSON 还可以表示一个数组对象，使用[] 包含所有元素，每个元素用逗号分隔，元素可以是任意的Value，例如，以下数组包含了一个String，Number，Boolean 和一null:["abc",12345,false,null]
Object 对象在JSON 中是用{} 包含一系列无序的Key-Value 键值对表示的，实际上此处的Object 相当于Java 中的Map
city:Beijing
street:Chaoyang Road
postcode:100025（整数）
用JSON 表示如下：{"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}其中Value 也可以是另一个Object 或者数组，因此，复杂的Object 可以嵌套表示，例如，一个Person 对象包含name 和address 对象，可以表示如下：{"name":"Michael","address":
{"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}}
JavaScript 处理JSON 数据
上面介绍了如何用JSON 表示数据，接下来，我们还要解决如何在服务器端生成JSON 格式的数据以便发送到客户端，以及客户端如
何使用JavaScript 处理JSON 格式的数据。
我们先讨论如何在Web 页面中用JavaScript 处理JSON 数据。我们通过一个简单的JavaScript 方法就能看到客户端如何将JSON 数据表示给用户：
function handleJson() {
var j={"name":"Michael","address":
{"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}
};
document.write(https://www.wendangku.net/doc/ab16856490.html,);
document.write(j.address.city);
}
假定服务器返回的JSON 数据是上文的：{"name":"Michael","address":
{"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025} }
只需将其赋值给一个JavaScript 变量，就可以立刻使用该变量并更新页面中的信息了，相比XML 需要从DOM 中读取各种节点而言，JSON 的使用非常容易。我们需要做的仅仅是发送一个Ajax 请求，然后将服务器返回的JSON 数据赋值给一个变量即可。有许多Ajax 框架早已包含了处理JSON 数据的能力，例如Prototype（一个流行的JavaScript 库：https://www.wendangku.net/doc/ab16856490.html,）提供了evalJSON() 方法，能直接将服务器返回的JSON 文本变成一个JavaScript 变量：
new Ajax.Request("http://url", {
method: "get",
onSuccess: function(transport) {
var json = transport.responseText.evalJSON();
// TODO: document.write(json.xxx);
}
});
服务器端输出JSON 格式数据
下面我们讨论如何在服务器端输出JSON 格式的数据。以Java 为例，我们将演示将一个Java 对象编码为JSON 格式的文本。
将String 对象编码为JSON 格式时，只需处理好特殊字符即可。另外，必须用(") 而非(') 表示字符串：
static String string2Json(String s) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(s.length()+20);
sb.append('\"');
for (int i=0; i char c = s.charAt(i); switch (c) { case '\"': sb.append("\\\""); break; sb.append("\\\\"); break; case '/': sb.append("\\/"); break; case '\b': sb.append("\\b"); break; case '\f': sb.append("\\f"); break; case '\n': sb.append("\\n"); break; sb.append("\\r"); break; case '\t': sb.append("\\t"); break; default: sb.append(c); } } sb.append('\"'); return sb.toString(); } 将Number 表示为JSON 就容易得多，利用Java 的多态，我们可以处理Integer，Long，Float 等多种Number 格式： static String number2Json(Number number) { return number.toString(); } Boolean 类型也可以直接通过toString() 方法得到JSON 的表示： static String boolean2Json(Boolean bool) { return bool.toString(); } 要将数组编码为JSON 格式，可以通过循环将每一个元素编码出来： static String array2Json(Object[] array) { if (array.length==0) return "[]"; StringBuilder sb = new StringBuilder(array.length << 4); sb.append('['); for (Object o : array) { sb.append(toJson(o)); sb.append(','); } // 将最后添加的',' 变为']': sb.setCharAt(sb.length()-1, ']'); return sb.toString(); } 最后，我们需要将Map static String map2Json(Map if (map.isEmpty()) return "{}"; StringBuilder sb = new StringBuilder(map.size() << 4); sb.append('{'); Set for (String key : keys) { Object value = map.get(key); sb.append('\"'); sb.append(key); sb.append('\"'); sb.append(':'); sb.append(toJson(value)); sb.append(','); } // 将最后的',' 变为'}': sb.setCharAt(sb.length()-1, '}'); return sb.toString(); } 为了统一处理任意的Java 对象，我们编写一个入口方法toJson(Object)，能够将任意的Java 对象编码为JSON 格式： public static String toJson(Object o) { if (o==null) return "null"; if (o instanceof String) return string2Json((String)o); if (o instanceof Boolean) return boolean2Json((Boolean)o); if (o instanceof Number) return number2Json((Number)o); if (o instanceof Map) return map2Json((Map if (o instanceof Object[]) return array2Json((Object[])o); throw new RuntimeException("Unsupported type: " + o.getClass().getName()); } 我们并未对Java 对象作严格的检查。不被支持的对象（例如List）将直接抛出RuntimeException 。此外，为了保证输出的JSON 是有效的，Map @Test(expected=StackOverflowError.class) public void testRecurrsiveMap2Json() { Map map.put("key", map); JsonUtil.map2Json(map); } 好在服务器处理的JSON 数据最终都应该转化为简单的JavaScript 对象，因此，递归引用的可能性很小。 最后，通过Servlet 或MVC 框架输出JSON 时，需要设置正确的MIME 类型（application/json）和字符编码。假定服务器使用UTF-8 编码，则可以使用以下代码输出编码后的JSON 文本： response.setContentType("application/json;charset=UTF-8"); response.setCharacterEncoding("UTF-8"); PrintWriter pw = response.getWriter(); pw.write(JsonUtil.toJson(obj)); pw.flush(); 小结 JSON 已经是JavaScript 标准的一部分。目前，主流的浏览器对JSON 支持都非常完善。应用JSON，我们可以从XML 的解析中摆脱出来，对那些应用Ajax 的Web 2.0 网站来说，JSON 确实是目前最灵活的轻量级方案。 时隙在一般的数字通信原理中是这样定义的: 由各个消息构成的单一抽样的一组脉冲叫做一帧,一帧中相邻两个脉冲之间是时间间隔叫做时隙. 而以太网的时隙有它自己的特定意义. （1）在以太网CSMA/CD规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。但信号传播到整个介质需要一定的时间。 （2）考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到了冲突，于是发送阻塞信号。 （3）但B的阻塞信号还没有传输到A，A的帧已发送完毕，那么A就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。 （4）由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。 这里可以把从A到B的传输时间设为T,在极端的情况下A要在2T的时间里才可以检测到有冲突的存在 1,电磁波在1KM电缆的传输时延约为5us(这个数字应该记下来~~~),如果在理想情况下 2,在10Mbps的以太网中有个5-4-3的问题:10 Mb/s以太网最多只能有5个网段，4个转发器，而其中只允许3个网段有设备，其他两个只是传输距离的延长。按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米! 那么在理想的情况下,时隙可以为2500/1000*5*2us=25us,但是事实上并非如此简单.实际上的 时隙一定会比25us大些.接下来说明一下~~~ 3,在以太网在,时隙也可以叫做争用期,只有经过争用期这段时间没有检测到冲突碰撞,发送端才能肯定这次发送不会发生碰撞.然后当发生了碰撞而停止之后,以太网上的机器会再次侦听,再发送,这就有个再 次碰撞的可能性,这里以太网使用了截断二进制指数类型的退避算法来解决,在碰撞之后,会推迟一个随机时间(具体略),这也会对争用期的选择有些影响. 而这个截断二进制指数类型的退避算法的有关说明,可以看看我回的这个帖子~ IP数据报格式 TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP 数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址 1、IP数据报首部的固定部分中的各字段 (1)版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP 协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。 (2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP 协议时较为方便。首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何 选项。 （＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节） (3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 (4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为 216-1=65535字节。 ＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP包头加数据的长度。 在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，这称为最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即首部加上数据部分）一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。 (5)标识(identification)占16位。IP软件在存储器中维 IP 数据包格式 IP 数据包是网络传输的信封，它说明了数据发送的源地址和目的地址，以及数据传输状态。一个完整的数据包由首部和数据两部分组成。首部前20字节属于固定长度，是所有IP 数据包必须有的，后面是可选字段，其长度可变，首部后面是数据包携带的数据，见图5.3.1。 48 16 19 31 版本号 标志 生存时间 协 议标 识 服务类型数据包总长度 段偏移首 部 检 验 和 源地址目 的地址可 选字段+ 填 充位首部长度 数 据部 分 数 据 首部首部 IP 数据包 发送 图5.3.1 IP 数据包格式 1. 版本号（4bit ） 版本号占4位，是IP 协议所使用的版本号，目前是广泛使用的是第四版本，即IPv4。 2. 首部长度（4bit ） 首部长度用于指出IP 包头长度，用于标识数据包头在何处结束，所携带的数据在何处开始。首部长度占四位，数值范围5～15，以4字节为单位，则IP 首部长度为20字节～60字节。如假设首部长度取值“1010”，转换为十进制为“10”，表示IP 包头长度为10×4＝40字节，数据从第41字节开始。 3. 服务类型（8bit ） 服务类型用于获得更好服务，大多数情况下并不使用。当网络流量较大时，路由器会根据不同数据包服务类型取值决定哪些先发送，哪些后发送，见图5.3.2。 D 优先级T R C 未用 0 1 2 3 4 5 6 7 图5.3.2 服务类型格式 （1）前3个bit 表示优先级，取值范围0～7共8个优先级，数值越低优先级越高。 （2）后四位是服务类型子字段，用于标识QOS 质量服务。 D ：表示要求更低时延 T ：表示要求更多吞吐量 R ：表示要求更多可靠性 C ：表示要求更小路径开销 注：DTRC 默认4位值都为0，表示一般服务； 实验IP数据报的格式 【实验目的】 1、通过分析IP数据报的格式了解IP数据报各个字段的大小、取值范围； 2、掌握它们在IP协议中所起的作用。 【实验内容】 1、分析IP数据报的结构，熟悉各个字段的内容、功能、格式和取值范围； 2、编辑IP数据报首部各字段的内容； 3、单个或批量发送已经编辑好的IP数据报。 【实验原理】 IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。20字节之后是一些可选字段，其长度是可变的。IP数据报的格式如下图所示： 版本：占4 bit，指IP协议的版本。通信双方使用的IP版本必须一致。目前广泛使用的版本号为4。 首部长度：占4 bit，可表示的最大数值是15个单位(一个单位为4字节)，因此IP的首部长度的最大值是60字节。 服务类型：占8 bit，用来获得更好的服务。前三个比特表示优先级。第D比特表示要求有更低的时延。T比特表示要求有更高的吞吐量。R比特表示要求有更高的可靠性。C比特表示要求选择代价更小的路由。最后一个比特目前尚未使用。 总长度：占16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节。 标识：占16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 标志：占3 bit，目前只有前两个比特有意义。最低位记为MF，MF=1表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 片偏移：占13 bit，表示较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。 生存时间：占8 bit，表示数据报在网络中可通过的路由器的最大值。 协议：占8 bit，指出此数据报携带的数据是何种协议。 首部校验和：占16 bit，只校验数据报的首部，不包括数据部分。 源IP地址：占4 bit。 目的IP地址：占4 bit。 可选字段：用来支持排错、测量以及安全等措施。此字段长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。 【实验步骤】 练习一：分析IP数据报格式 1、运行报文仿真编辑器； 2、选择“文件”菜单中的“打开”菜单项，选择安装目录下Data目录中报文仿真编辑器 存档文件：udp.pef； 3、选中报文列表框中的一条记录，报文仿真编辑器中间部分自动显示此条报文记录的协议 结构树； 4、选中协议结构树中的“IP首部”结点，报文仿真编辑器右侧部分自动显示当前IP数据 报首部各个字段的内容； 5、查看IP数据报首部中的源地址和目的地址的结构和内容； 6、分析IP数据报首部中的类型字段所表示的含义。 练习二：编辑IP数据报格式中的字段内容 1、在报文仿真编辑器的右侧修改IP数据报的各个字段的内容； 2、单击“保存”按钮； 3、查看修改后的字段内容。 练习三：发送和接收IP数据报序列 1、运行报文解析器； 北京理工大学珠海学院实验报告 ZHUHAI CAMPAUS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 班级XXX 3班学号0123456 姓名 XXX 指导教师ZHANG XUE 成绩 实验题目IPv4 数据报首部格式实验时间 2014.1 一、实验目的 掌握IPv4 协议原理，理解IPv4 分组首部结构及各字段的含义。 二、实验环境 1．连接外网的Windows XP 主机一台，并安装有科来网络分析系统。 2．通过科来网络分析系统捕获一段时间内的IPv4 分组。 三、实验内容 1．用科来网络分析系统捕获数据包。 2．分析捕获到的IP数据包中首部各个字段的意义。 四、实验步骤 1．打开科来网络分析系统，开始捕获数据包。 2．用浏览器访问百度，用ping 命令探测临机、网关和百度。 3．停止捕获，观察捕获到的数据包。 访问百度： Ping临机如图： Ping网关如图： Ping百度如图： 4．将访问百度以及ping 临机、网关和百度的IP 数据包首部中各字段的值记录在下表中，需要记录IP 数据报的版本号、首部长度、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、上层协议、源地址和目的地址。 5．比较所记录的各字段的值，理解首部字段的含义和作用。 五、心得体会 经过上一次上机实践对网络命令的操作的结果分析，本次实践已经大概明白了网络命令的操作和作用和对网络命令的操作的结果分析… 六、实验要求 完成本次实验后，仔细观察所捕获的数据包，对网络层数据包首部的各字段进行整理，说明参数之间的关联性，进而加深理解网络层的工作过程。 思考与讨论： ip数据包解析实验报告摘要篇一：解析IP数据包实验报告 成都工业学院 （课程设计实验报告） 院系: 计算机工程系 课程名称: 计算机网络 设计名称: 解析IP数据包 专业名称: 网络工程 班级: 1305022 姓名: 牟黎明 学号: 11 指导老师:刘枝盛老师 成绩: 设计时间：XX年12月22日—XX年12月26日成都工业学院课程设计任务书 指导教师（签名）： 目录 一、课程设计的目的和意义...............................................3 二、课程设计的内容和要求..............................................3 三、解析IP数据包设计的相关技术 (4) ? 3.1 IP数据包的格式与分析 ? 3.2 程序分析设计......................................................4 .. (6) (6) (6) (7) (7) ……………………….…………..…………….7 ? 3.2.1 网卡设置? 3.2.2 程序设计? 3.2.3 程序设计? 3.2.4 程序设计? 3.2.5 程序设计 四、课程设计过程 (8) ? 4.1 程序流程图 ? 4.2源程序代码 (8) (16) ……………….……………..............……………….9 ? 4.3 程序运行结果 ? 4.3.1.登陆界面，提示输入命令符 (16) ? 4.3.2.命令符输入错误后提示界面 (16) ? 4.3.3.截获的IP数据包界面 (17) ? 4.3.4.继续抓包图 (17) 五、课程设计小结 (18) 参考文献 (18) 一、课程设计的目的和意义 版本——标识了IP协议的版本，通常这个字段的值为0010，常用的版本号为4，新的版本号为6，现在IPv6还没有普遍使用，但是中国已经为奥运会建立了一个ipv6的网络。IPv6又被称为IPng（IP Next Generation） 报头长度——这个字段的长度为4，它表明了IP报头的长度，设计这个字段的原因是报文的选择项字段会发生改变，IP报头的最小长度为20个8bit，最大为24个8bit。报文字段描述了以32比特为单位程度的报头长度，其中5表示IP 报头的最小长度为160比特，6表示最大。 服务类型——字段长度为8位，它用来表示特殊报文的处理方式。服务类型字段实际上被划分为2个部分，一部分为优先权一部分为TOS。优先权用来设定报文的优先级，就像邮包分为挂号和平信一样。TOS允许按照吞吐量、时延、可靠性和费用方式选择传输服务，在早期的时候，TOS还被用来进行路由选择。在QOS 中有时也会使用优先权，常见的优先权队列。 总长度——字段长度为16位，通常预标记字段和分片偏移字段一起用于IP报文的分段。如果报文总长度大于数据链路可传输的最大传输单元（MTU），那么就会对报文进行分片。 标记字段——长度位3位，其中第一位没有被使用第二位是不分片位，当DF 位被置1，表示路由器不能对数据报文进行分片处理，如果报文由于不能被分片而不能被转发，那么路由器将丢弃这个数据包，并向源地址发送错误报告。这一功能可以用来测试线路的最大传输单元。第三位MF，当路由器对数据进行分片时，除了最后一个分片的MF位为0外，其他所有的MF为全部为1，表示其后面还有其他的分片。 分片偏移――字段长度为13位，以8个bit为单位，用于指明分片起始点相对于报头的起始点的偏移量，由于分片到达时间可能错序，所以分片偏移字段可以使得接受者按照顺序重新组织报文。 生存时间——字段长度为8位，在最初创建报文时，TTL就被设定为某个特定值，当报文沿路由器传送时，每经过一个路由器TTL的值就会减小1，当TTL为零的时候，就会丢弃这个报文，同时向源地址发送错误报告，促使重新发送。协议――字段长度为8位，它给出了主机到主机或者传输层的地址或者协议号，协议字段中指定了报文中信息的类型，当前已分配了100多个不同的协议号。 校验和――时针对IP报头的纠错字段，校验和的计算不能用被封装的数据内容，UDP/TCP/和ICMP都有各自的校验和，此字段包含一个16位的二进制补码和，这是由报文发送者计算得到的，接收者将联通院士校验和从新进行16位补码和计算，如果在传输中没有发生错误，那么16位补码值全部为1，由于路由器都会降低TTL值，所以路由器都会重新计算校验和。 源地址――字段长度为32位，分别表示发送报文的路由器的源地址。 目的地址――标识接收数据报文的路由器的地址。 青岛农业大学 理学与信息科学学院 计算机网络综合实习报告 题目IP数据报解析源地址/目的地址专业计算机科学与技术 学号 姓名 指导教师 日期2014年11月8日 目录 一、设计任务和目的........................................................................................................................ - 2 - 二、设计要求.................................................................................................................................... - 2 - 三、设计内容.................................................................................................................................... - 2 - 3.1原理概述: ..................................................................................................................................... - 2 - 3.1.1 点分十进制表示法：...................................................................................................... - 2 - 3.1.2 IP数据报格式： ........................................................................................................... - 2 - 3.2 运行结果及分析......................................................................................................................... - 4 - 3.2.1程序运行及截图............................................................................................................... - 4 - 3.2.2 分析.................................................................................................................................. - 5 - 四、设计方案改进及建议................................................................................................................ - 5 - 五、总结体会.................................................................................................................................... - 5 - 六、主要参考文献............................................................................................................................ - 6 - 七、附录............................................................................................................................................ - 6 - 附录1 程序流程图........................................................................................................................... - 6 - 附录2 程序源代码及解释............................................................................................................... - 7 - IP数据报格式： TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包， 称为IP数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包， 由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20 字节， 是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。首都中的源地址和目的地址都是IP 协议地址。 那么IP数据报格式又是怎样要求的呢？ 1. IP数据报首部的固定部分中的各字段 ①版本：占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的 IP协议版本必须一致。日前广泛使用的IP协议版本号为4 (即IPv4)。IPv6 目前还处于起步阶段。 ②首部长度：占4 位，可表示的最大十进制数值是15。请注意， 这个字段所表示数的单位是32位字( 1 个32位字长是4 字节)， 因此，当IP 的首部长度为1111 时(即十进制的15)， 首部长度就达到60字节。当IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。 因此数据部分永远在4字节的整数倍开始， 这样在实现IP协议时较为方便。 首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用。 这样做的目的是希望用户尽量减少开销。 最常用的首部长度就是20 字节(即首部长度为0101)， 这时不使用任何选项。 ③服务：占8 位，用来获得更好的服务。 这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。 1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS (DifferentiatedServices)。 只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 ④总长度：总长度指首都及数据之和的长度，单位为字节。 因为总长度字段为16位，所以数据报的最大长度为216-1=65 535字节。在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，即最大传送单元MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度(即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。 ⑤标识(Identification)：占16位。 IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报， 计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号， 因为IP是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。 当数据报由于长度超过网络的MTU 而必须分片时， 这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。 相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为 原来的数据报。 ⑥标志(Flag)：占3 位，但目前只有2位有意义。 标志字段中的最低位记为MF (More Fragment)。 MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片 中的最后一个。 标志字段中间的一位记为DF(Don't Fragment)， 意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 ⑦片偏移：占13位。较长的分组在分片后， 某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据字段的起点， 该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。 这就是说，每个分片的长度一定是8字节(64位)的整数倍。 ⑧生存时间：占8位，生存时间字段常用的英文缩写是 TTL (Time To Live)，其表明数据报在网络中的寿命。 由发出数据报的源点设置这个字段。 其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜围子， 因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为TTL的单位。 每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。 若数据报在路由器消耗的时间小于 1 秒，就把TTL值减1。 当TTL值为0时，就丢弃这个数据报。 ⑨协议：占8 位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。 ⑩首部检验和：占16位。这个字段只检验数据报的首部， 但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器，都要重新计算一下首都检验和(一些字段，如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化)。不检验数据部分可减少计算的工作量。 ⑾源地址：占32位。 ⑿目的地址：占32位。 2. IP数据报首部的可变部分 IP首都的可变部分就是一个可选字段。选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。此字段的长度可变，从1 个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。某些选项只需要1 个字节，它只包括1 个字节的选项代码。但还有些选项需要多个字节，这些选项一个个拼接起来，中间不需要有分隔符，最后用全0 的填充字段补齐成为4字节的 实验名称: 分析ＩP协议数据包格式 实验目得: 掌握IP协议得作用与格式； 理解IP数据包首部各字段得含义； 掌握IP数据包首部校验与得计算方法。 实验器材： 计算机及以太网环境。 实验内容(步骤): 1.打开Wｉresharｋ软件，选择菜单命令“Capture” “Inteｒfaｃes…”子菜单项。 弹出“Ｗｉreshark：CaptuｒｅInterfaｃｅs”对话框。单击“Optｉons”按钮,弹出“Wi ｒeｓｈarｋ：Ｃapture Optｉｏns”对话框。单击“Start”按钮开始网络数据包捕获。 2.浏览外部网站,确保协议分析软件能够捕获足够得网络数据包,单击“Stoｐ”按钮， 中断网络协议分析软件得捕获进程,主界面显示捕获到得数据包。 几乎所有得高层协议都使用IP协议进行网络传输，只有ＡRＰ与RARP报文不被封装在IＰ数据报中。 3.观察协议树区中IP数据包各个字段得长度与值,就是否符合ＩP报文格式。 对帧61得IP数据包进行分析 Ｉnterｎｅt Prｏtoｃol互联网协议（IＰ）源：61、135、1６３、２33，目标:192、1６8、 1、2 Versｉoｎ(版本)：一个４字节得字段.表示当前正运行得IＰ版本信息。上图中版本得信息就是IPv4. Hｅadeｒｌenｇth IP(报头长度)：一个４字节得字段,表示以32比特为单位得信息中数据包报头得长度。这就是所有报头信息得总长度。上图为２０字节 Diffｅrｅntｉaｔｅｄ seｒvicｅｓ Filｅd（服务得类别）：一个８字节得字段,表示一个特定得上层协议所分配得重要级别。 Diｆｆｅrｅntｉａted Sｅｒvices Ｃoｄepｏint（差分服务代码点6位）:默认得DSCP 值就是0，相当于尽力传送。 tｗｏ－ｂit ＥxpliciｔＣongestｉｏn Notｉfｉcation fieｌｄ（２位明确得拥塞通知字段） ECＮ-Capａble Ｔraｎsport:(ECN Exｐlicｉt Cｏgestｉon Ｎotification -CaｐablｅTrａnsporｔ）：显式拥塞指示能力传输字段, 该EＣN－Ｃａｐable Ｔraｎｓporｔ(ECＴ) bit将被数据发送者设置,以表明传输协议得末端节点有ECＮ得能力。 IP数据报格式（转） TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长 度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址 1、IP数据报首部的固定部分中的各字段 (1)版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议版本 必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。 (2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这 个字段所表示数的单位是32位字长（1 个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填 充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在 实现IP协议时较为方便。首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能 不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是 20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。 （＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版 本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节） (3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准 中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 (4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长 度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。 IP数据包格式 版本字段:4位。当前的IP协议版本是4，通常称为IPv4。下一个版本是6，称为IPv6 首部长度:4位，IP数据报首部的长度，每个单位为4个字节。IP数据报的长度是4个字节的整数倍。 服务类型：8位，服务类型。 前3位为优先级，用于表示数据报的重要程度，优先级取值从0（普通优先级）到7（网络控制高优先级）。 D、T和R位表示本数据报希望的传输类型。 D表示低时延（Delay）需求 T表示高吞吐量（Throughput）要求 R代表高可靠性（Reliability）要求。 总长度：总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。 标识(identification)：占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。 标志(flag)：占3位，但目前只有2位有意义。 标志字段中的最低位记为MF(More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。 标志字段中间的一位记为DF(Don’t Fragment)，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 片偏移：占13位。片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。这就是 说，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。 IP数据报格式详解 TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP 数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包，由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20 字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。首都中的源地址和目的地址都是IP 协议地址。 那么IP数据报格式又是怎样要求的呢？ 1. IP数据报首部的固定部分中的各字段 ①版本：占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议版本必须一致。日前广泛使用的IP协议版本号为4 (即IPv4)。IPv6 目前还处于起步阶段。 ②首部长度：占4 位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字( 1 个32位字长是4 字节)，因此，当IP 的首部长度为1111 时(即十进制的15)，首部长度就达到60字节。当IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用。这样做的目的是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是20 字节(即首部长度为0101)，这时不 使用任何选项。 ③区分服务：占8 位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS (DifferentiatedServices)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 ④总长皮：总长度指首都及数据之和的长度，单位为字节。因为总长度字段为16位，所以数据报的最大长度为 216-1=65 535字节。在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，即最大传送单元MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度(即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。 ⑤标识(Identification)：占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU 而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为 原来的数据报。 ⑥标志(Flag)：占3 位，但目前只有2位有意义。标 实验名称： 分析IP协议数据包格式 实验目的： 掌握IP协议的作用和格式； 理解IP数据包首部各字段的含义； 掌握IP数据包首部校验和的计算方法。 实验器材： 计算机及以太网环境。 实验内容（步骤）： 1.打开Wireshark软件，选择菜单命令“Capture” “Interfaces…”子菜单项。弹 出“Wireshark: Capture Interfaces”对话框。单击“Options”按钮，弹出“Wireshark: Capture Options”对话框。单击“Start”按钮开始网络数据包捕获。 2.浏览外部网站，确保协议分析软件能够捕获足够的网络数据包，单击“Stop”按 钮，中断网络协议分析软件的捕获进程，主界面显示捕获到的数据包。 几乎所有的高层协议都使用IP协议进行网络传输，只有ARP和RARP报文不被封装在IP数据报中。 3.观察协议树区中IP数据包各个字段的长度与值，是否符合IP报文格式。 对帧61的IP数据包进行分析 Internet Protocol互联网协议（ IP ）源：61.135.163.233，目标：192.168.1.2 Version（版本）：一个4字节的字段。表示当前正运行的IP版本信息。上图中版本的信息是IPv4。 Header length IP（报头长度）：一个4字节的字段，表示以32比特为单位的信息中数据包报头的长度。这是所有报头信息的总长度。上图为20字节 Differentiated services Filed（服务的类别）：一个8字节的字段，表示一个特定的上层协议所分配的重要级别。 Differentiated Services Codepoint(差分服务代码点6位)：默认的DSCP值是0，相当于尽力传送。 two-bit Explicit Congestion Notification field（2位明确的拥塞通知字段） ECN-Capable Transport：(ECN Explicit Cogestion Notification -Capable Transport)：显式拥塞指示能力传输字段，该ECN-Capable Transport (ECT) bit将被数据发送者设置，以表明传输协议的末端节点有ECN的能力。 ECT bit设置为“ 0 ”表明该传输协议将忽略ignore CE bit。这是ECT bit的默认值。 ECT bit设置为“ 1 ”表示该传输协议愿意willing并and能够参与在ECN。 实验三IP数据报的格式 【实验目的】 1、通过分析IP数据报的格式了解IP数据报各个字段的大小、取值范围； 2、掌握它们在IP协议中所起的作用。 【实验内容】 1、分析IP数据报的结构，熟悉各个字段的内容、功能、格式和取值范围； 2、编辑IP数据报首部各字段的内容； 3、单个或批量发送已经编辑好的IP数据报。 【实验原理】 IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。20字节之后是一些可选字段，其长度是可变的。IP数据报的格式如下图所示： 版本：占4 bit，指IP协议的版本。通信双方使用的IP版本必须一致。目前广泛使用的版本号为4。 首部长度：占4 bit，可表示的最大数值是15个单位(一个单位为4字节)，因此IP的首部长度的最大值是60字节。 服务类型：占8 bit，用来获得更好的服务。前三个比特表示优先级。第D比特表示要求有更低的时延。T比特表示要求有更高的吞吐量。R比特表示要求有更高的可靠性。C比特表示要求选择代价更小的路由。最后一个比特目前尚未使用。 总长度：占16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节。 标识：占16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 标志：占3 bit，目前只有前两个比特有意义。最低位记为MF，MF=1表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 片偏移：占13 bit，表示较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。 生存时间：占8 bit，表示数据报在网络中可通过的路由器的最大值。 协议：占8 bit，指出此数据报携带的数据是何种协议。 首部校验和：占16 bit，只校验数据报的首部，不包括数据部分。 源IP地址：占4 bit。 目的IP地址：占4 bit。 可选字段：用来支持排错、测量以及安全等措施。此字段长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。 【实验步骤】 练习一：分析IP数据报格式 1、运行报文仿真编辑器； 2、选择“文件”菜单中的“打开”菜单项，选择安装目录下Data目录中报文仿真编辑器 存档文件：udp.pef； 3、选中报文列表框中的一条记录，报文仿真编辑器中间部分自动显示此条报文记录的协议 结构树； 4、选中协议结构树中的“IP首部”结点，报文仿真编辑器右侧部分自动显示当前IP数据 报首部各个字段的内容； 5、查看IP数据报首部中的源地址和目的地址的结构和内容； 6、分析IP数据报首部中的类型字段所表示的含义。 练习二：编辑IP数据报格式中的字段内容 1、在报文仿真编辑器的右侧修改IP数据报的各个字段的内容； 2、单击“保存”按钮； 3、查看修改后的字段内容。 练习三：发送和接收IP数据报序列 1、运行报文解析器； IP数据报首部格式 TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IPv4协议地址 1、IP数据报首部的固定部分中的各字段 (1)版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。 (2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用 最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。 （＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节） (3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 (4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。 ＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length ＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP 包头加数据的长度。 在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，这称为最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即首部加上数据部分）一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。 1、IP报文格式 IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。它提供不可靠、无连接的服务，也即依赖其他层的协议进行差错控制。在局域网环境，IP协议往往被封装在以太网帧（见本章1.3节）中传送。而所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都被封装在IP数据报中传送。如图2-3所示： 图2-3TCP/IP报文封装 图2-4是IP头部（报头）格式：（RFC 791）。 图2-4IP头部格式 其中： ●版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一般为IPv4，即0100。 ●报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。是头部占32比特的数字，包括可选项。普通IP数据报（没有任何选项），该字段的值是5，即160比特=20字节。此字段最大值为60字节。 ●服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET 协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS （Intermediate System to Intermediate System Protocol）可以根据这些字段的值进行路由决策。 ●总长度字段：占16比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位）。最大长度为65535字节。以太网数据包格式
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实验 IP数据报的格式
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