TCP/IP协议---IP协议

　　IP协议层 在传输层的下边，链路层的上边。

IP层封装后称为数据报（传输层叫数据段，链路层叫数据帧。值得注意的是，不是所有的以太网数据帧都是IP数据报，至少以太网还要使用ARP协议。不是所有的IP数据报都是UDP或TCP数据，因为比如ICMP、IGMP也用IP传送数据）。

IP协议在网络中当然非常重要了，所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都以IP数据报格式传输。
IP协议提供一种不可靠、无连接的服务。网络中的可靠性是交给上层的传输层负责，比如TCP协议。IP实际也提供了尽可能的服务，尽力发送了哈哈。无连接意思是，不维护一个后续数据报的状态（比如TCP交换数据前的三次握手，靠一对IP和端口维护连接），IP每个数据报都是独立的。比如说两个数据报从源端发送到目的端，先发的A，后发的B，但是他俩谁先到目的端都不一定，走的路由线路也可能不一样。

IP首部。每个协议的首部还是很重要和关键的，理解首部各个字段的意思很有必要...

IP数据报的格式如下：

一般数据报的头部占有20个字节，如果有选项数据（比如IP记录路由选项，记录时间戳都是放在这个字段里）就要再加上选项数据的字节长度。除了头部就是数据区了（显然如果从传输层过来的，那么这个数据区就会包含传输层的头部和他的数据）。

按照首部的网络字节序介绍下：

4bit 版本：　　版本号，v4还有很多，路由也已经支持了v6。

4bit 首部长度：　　首部长度指的是首部占32bit字的数目，包括首部选项。4bit最大（全为1）能表示15。那么15*32bit，表示最大首部长度为60个字节。
8bit 服务类型（TOS）：　　一些应用程序的类型，比如telnet、ftp、tftp smtp icmp等等。不同的程序有不同的TOS参数：比如最小时延、最大吞吐量 、最高可靠性、最小费用等。类如telnet这种程序，就要求交互性高一些（最小时延），ftp需要吞吐量大一些。（注：一般实现都不设置TOS这个字段，这些类型需要其他东西判断，比如根据端口号来区分是什么服务...）
16bit 总长度（字节数）：　　和首部长度以32bit为单位不同，这个是以8bit一个字节为单位。总长度是包括ip头部和数据部分。显然16bit的最大长度是65535。但是一般不会这么大，ip层数据报到了链路层，链路层会给数据报分片，不然太大了...分片时，这个总长度就是各个分片的总长度了。总长度是必须要设置的，因为链路层的数据帧（帧的数据部分就是这个ip数据报）有最小长度要求，如果不够需要补长，补长的话就需要在帧尾了，帧尾就污染到数据报了，所以如果有这个必要的ip数据报总长度，就能区分哪些是补长，哪些是数据报的数据哈哈。
16bit 标识：　　 唯一标识主机发送的每一个数据报。被分片以后，分片的每个分组中的标识是一样的。
3bit 标志：　3bit分为保留位，不分片位，更多片位。不分片位是1的时候不分片，0为分片。更多片位在分片中除了最后一个分组为0，其它分片都置为1，表示告诉接收端啥时候把这些分片完成组装的标志。
13bit 片位移：　　用于数据报被分片时，记录这个大的数据报被分片了，距离该大数据报第0字节偏移了多少字节。类似于sql中的offset哈哈
8bit 生存时间TTL：　　这个字段很有意思，比如ICMP协议中ping、tracerout命令都利用了这个TTL。一般来说，就是网络传输中，跨一个路由，TTL就减1。给他一个生存时间，避免一个包在路由中循环往复一直这么传播。到1或者0这个包就废废了，然后这个路由发回去一个ICMP包告诉源端主机情况。
8bit 协议： 　　表示上层协议是那种类型，是TCP、UDP、ICMP、IGMP等，识别那个协议向IP传送数据。
16bit 首部检验和：　　首部（ip只计算首部的）检验和。发送数据报的时候，1).先把这个16bit全置为0；2).把头部中每个16bit进行相加; 3). 得到的结果取其反码。这个反码就放在16bit的检验和中。接收端接收时，执行上述的2，3步骤，如果值为16bit的1，表示传输正确。这也看出来IP协议也是尽可能的传输了哈哈。
32bit 源端ip地址： 　　发送端的ip地址。
32bit 目的端ip地址： 　　接收端的ip地址。
首部选项：　　可以存储记录下通过的路由ip、通过的时间戳等信息。显然记录的长度有限。当今这么庞大的互联网，用的也比较局限。

========IP首部============

五类互联网地址和IP范围：  可以看到A类网址容纳主机数量最多，A类网址也比较少基本都分配完了。

IP路由选址：

如果是以太网的一个网段里，那么没必要跨路由器，根据mac地址找到目的端完成传送。
如果跨路由传输，那么就有一个路由传输的算法了，通常如下：
1). 搜索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口。
2). 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配（要用到子网掩码）的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口。
3). 搜索路由表，寻找标为“默认”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目 指定的下一站路由器.
三个都没有，那么路由就给它抛弃了，并返回源端一个错误。
以太网中跨路由传输时，值得注意的是。数据帧的首部中目的地址，目的MAC地址，在每个链路里可能是变的，它一般总是指向下一个链路的MAC地址，比如网关路由的MAC地址；而ip首部中的目的地址，目的ip一般是不会变的。经过的路由通常都是根据这个目的ip进行路由的。

子网寻址：
　　一般来说，一个ip地址由网络号和主机号组成。但是一个网络号如A类、B类地址下边可以容纳太多的主机（B类也有16bit主机了），一般又不会这么多，就给主机号再分配了，分成子网号和主机号。
拿分配B类地址举例，有16bit的主机号，一般就是8bit的子网号，8bit的主机号。这样一个B类网络号，下边可以有254个子网，每个子网下又可以有254个主机（全0全1）。
子网掩码：
　　掩码是一个比特掩码。当然和ip一样也是32位，为1的是网络号+子网号，0的对应主机号。如果知道地址，那么就知道它是否为A类、B类或C类地址(从IP地址的高位可以得知)，也就知道网络号和子网号之间的分 界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。
值得注意的是，如果子网号和主机号并非都是8bit的话，比如子网号占了10bit，那么主机号就是6bit了，这种变长子网。这样用点分十进制表示网络号+子网号的时候，最后一个点后边当然就不是0了~

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