[TCP/IP]IP协议

IP数据报

IP是TCP/IP协议族中最核心的协议，所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都以IP数据报的格式传输。IP仅提供尽力而为的传输服务，如果发生某种错误，IP会丢失该数据，然后发送ICMP消息给信源端。另外，IP数据报可以不按发送顺序接受。

IP数据报的格式如下：

前20字节和紧接其后的选项部分是IP数据报的首部，前20个字节是固定的，选项可有可无。首部的每一行是一个32位字的单位，最高位在左边，为0bit，最低位在右边，为31bit。4字节的32bit值按照以下次序传输：首先0-7bit，其次8-15比特，然后16-23bit，最后是24-31bit，这种传输次序称为big endian字节序（我们在C语言写位操作的算法时常用到该词）。TCP/IP首部中的所有二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序，其他形式存储的二进制数据，如little endian格式，则必须在传输数据之前把首部转化成网络字节序。

首部长度是指首部占32bit字的数目，因为4位的最大值为15，因此首部最长为60字节，也即是说选项部分的最大值为40字节，不够4的倍数，要用0填充，使数据部分的起始地址为4的倍数。

总长度指整个IP数据报的长度，包括首部和数据部分，16bit，最长可达65535字节。尽管理论上可以传送一个长达65535的IP数据报，但实际上还要考虑网络的最大承载能力等因素，标准的TCP/IP分组大小为576字节，减去IP首部的20个字节，TCP首部的20个字节，路由协议头的24个字节，为512字节，因此主机接受的数据报的数据部分一般不超过512个字节。（PS：这点看的也不是太懂，网上很多人也有此疑问，谢希仁的计算机网络中写的一次IP数据报最少576字节，尼玛这里翻译的是不超过576字节，先往后看吧，说不定看到后面就豁然开朗了）。

这两天差不多算是搞明白了，很多基于UDP协议的应用之所以要求UDP的数据部分不超过512个字节（576-20-20），主要是考虑整个传输路径上的效率，因为链路层为X2.5的网络的MTU为576个字节，这基本也是各种链路层网络的最小MTU，大于这个值就不会产生分片，之所以建议不超过这个值应该是考虑到网络承载能力和传输效率、每台主机的接受能力等很多因素的权衡。当然书上也说，576只是建议值，实际上大于它也是可以的，只是这样在遇到X2.5网络时可能产生分片。暂时是这么理解的，不知道看到后面会不会有新的收获。

第十一章中又有说：现在许多但不是所有的广域网都可以处理大于512字节的分组。

3个标志位主要用来标识分片的IP数据报，片位移为分片的数据报的首个字节偏离整个原始数据报的位置。

IP路由选择

主机通过路由器和目的主机连接。主机通过IP数据报连接目的主机时，按照如下步骤搜索（同一网络中的搜索要经过ARP协议将目的主机的IP地址解析为MAC地址）：

• 搜索路由表，优先搜索匹配主机，如果能找到和IP地址完全一致的目标主机，则将该包发向目标主机

• 搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器，这需要子网掩码的协助。如果找到路由器，则将该包发向路由器。

• 搜索路由表，如果匹配同子网路由器失败，则匹配同网号路由器，如果找到路由器，则将该包发向路由器。

• 搜索路由表，如果以上都失败了，就搜索默认路由，如果默认路由存在，则发包

• 如果都失败了，就丢掉这个包。