通信工程师交换技术数据链路层帧格式

1）总长度（TotalLength):总长度是指首部和数据部分之和的长度，单位为字节。总长度字段为16bit,因此数据报的最大长度可达65535字节（即64KB）。
在IP层下面的每一种数据链路层都有其自己的帧格式，其中帧的数据域的最大长度，称为最大传送单元(MaximumTransferUnit,MTU)的长度。例如，以太网MAC帧的MTU值等于1500字节。为了将一个IP数据报装人链路层帧的数据域，数据报的总长度（即首部加上数据部分）决不能超过数据链路层的MTU值。
当数据报总长度超过网络所容许的MTU值时，就必须将过长的数据报中的数据部分进行分片（图7-4)。数据报的数据部分的每一片，加上首部称为数据报文分组，简称分组。因此实际通过网络传送的数据单元是分组。当然，在目的节点必须将属于同一数据报的各个分组重新装配起来，而后送给上一层。分组的格式与它所属的数据报相同，也是由首部和数据部分构成。分组首部与数据报首部基本相同，不过，分组首部中的“总长度”字段不是指分片前的数据报长度，而是指本分组的长度。另外，属于同一数据报的各个分组有不同的片偏移量。注意：数据片是数据报的数据部分的一片，片没有头，而分组包括首部和数据片。

2）标识(Identification)：占16bit,它是一个计数器，用来产生数据报的标识。但这里的“标识”并没有序号的意思，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当IP发送数据报时，它就将这个计数器的当前值复制到标识字段中。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分组的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后形成的各数据分组，在独立地通过网络后，能正确地重装成为原来的数据报。
标志（Flag):占3bit。目前只有前两个比特有意义。
标志字段中的最低位记为MF(MoreFragment)cMF=1表示本分组后面还有同一数据报的后续分组。MF=0表示这是数据报的最后一个分组。
标志字段中间的一位记为DF(Don'tFragment),意思是“不分片”，即只有当DF=0时，才允许将数据报分片。
片偏移（FragmentOffset):片偏移指示数据报在分片后，某一片在原数据报中的相对位置，也就是说，相对于原数据报的数据部分的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为度量单位。这就是说，每个分片的长度一定是8字节（64bit)的整数倍。
这里举一个例子，设某一数据报的数据部分的长度为3800字节（首部长度固定），网络的MTU值为1420字节，所以必须分片。因首部长度为20字节，因此每片的长度不能超过1400字节。于是分为3个分组，各个分组的数据部分的长度分别为1400，1400和1000字节。原始数据报首部被复制到各分组的首部，但必须修改有关字段的值，图7-4所示为分片的结果。表7-1所示为各分组的首部中与分片有关的字段中的数值，其中标识字段的值是任意给定的。具有相同标识的数据分组在目的站就可无误地重装成原来的数据报。
3）生存时间（TimeToLive，TTL)：占8bU,TTL用来限制数据报在网络中的逗留时间，其单位为秒。生存时间的建议值是32s,但也可设定为3s?4s,甚至255s。它必须在每个节点中递减。实际上，TTL只以分组可以经过的最多网络节点数来计数，每经过一个节点计数值减1，当它减为0时，网络节点就要丢弃该数据报，并向源节点发送一个告警分组。该特性可以防止数据报无限制地在网络内徘栖而始终不能到达目的节点，浪费网络资源。
4）协议(Protocol)：占8bit,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协议处理过程。图7-5表示IP层需要根据这个协议字段的值将所收到的数据交付到正确的地方。常用的一些协议和相应的协议字段值如表7-2所示。
5）首部校验和（HeaderChecksum):此字段只校验数据报的首部，不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个节点，节点处理机都要重新计算一下首部校验和（一些字段，如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化）。如将数据部分一起校验，计算的工作量就太大了。
为了减小计算校验和的工作量，IP首部的校验和不采用CRC校验码，而采用下面的简单计算方法：在发送端，先将IP数据报首部划分为许多16bit字的序列，并将检验和字段置零。用反码算术运算将所有16bit字相加后，将和的反码写人检验和字段。接收端收到数据报后，将首部的所有16bit字再使用反码算术运算累加一次，将得到的和取反码，即得出接收端检验和的计算结果。若首部未发生任何变化，则此结果必为0，于是就保留这个数据报；否则即认为有错，并将此数据报丢弃。图7-6说明了IP数据报首部校验和的计算过程。

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