什么是IP协议？

简介：

IP（Internet Protocol）协议，又称网际协议，是TCP/IP协议的核心。它负责Internet上网络之间的通信，并规定了将数据报从一个网络传输到另一个网络所应遵循的规则。具体来说，IP协议不但定义了数据传输时的基本单元和格式，还定义了数据报的递交方法和路由选择。此外，在TCP/IP网络中，主机之间进行通信所必需的地址，也是通过IP协议来实现的。

有了这种地址，计算机网络用户之间才能够方便地进行通信。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP协议也称之为“因特网协议”。

IP协议主要用于互联异构型网络，例如将LAN与WAN（使用X.25技术）互联。尽管这两类网络中采用的低层网络协议不同，但通过网关中的IP可使LAN中的LLC帧和WAN中的X.25分组之间互相交换。各种网络的帧格式、地址格式等差别很大，TCP/IP通过IP数据报和IP地址将它们统一起来，向上层（主要是传输层）提供统一的IP数据报，使低层物理帧的差异对上层协议不复存在，达到屏蔽低层、提供一致性的目的。

虽然IP协议保证了计算机之间可以发送和接收数据报，但它不负责解决数据报传达的可靠性等安全问题，这些安全因素主要由TCP协议负责完成。 

特点：
从某种意义上讲，Internet是许多物理网络的抽象，它不是互联技术，不涉及物理网络的细节，只提供与物理网络的接口。以用户观点看，Internet是一个互联所有主机的虚拟网络，但可以提供与所有物理网络同样的功能。

从概念上讲，Internet提供3层服务。最低层，无连接传送，系统提供不可靠、无连接的服务，这是其他服务的基础；第二层提供高可靠、面向连接的服务；第三层提供优质与应用有关的服务。

IP数据报协议非常简单，仅能提供不可靠、无连接的传送服务。不可靠即不保证分组成功传送，对分组丢失、分组无序或重新传送等问题，IP都不作检测，也不通知发送端或接收端。无连接则是指每个分组被独立地处理和传送。其次，IP协议是点到点的。点到点通信的最大问题便是如何进行恰当路由选择。

提供服务：

IP协议是TCP/IP网际层的核心协议，也是整个TCP/IP模型中的核心协议之一。运行IP协议的网际层可以为高层用户提供的服务有如下3个：

（1）不可靠的数据投递服务。这意味着IP不能保证数据报的可靠投递，IP本身没有能力证实发送的报文是否被正确接收。数据报可能在线路延迟、路由错误、数据报分片和重组等过程中受到损坏，但IP不检测这些错误。在错误发生时，IP也没有可靠的机制来通知发送方或接收方。

（2）面向无连接的传输服务。IP协议不维护IP数据报发送后的状态信息。从源节点到目的节点的每个数据报可能经过不同的传输路径，并且每个数据报的处理是相对独立的，数据报在传输过程中数据报有可能丢失，有可能正确到达。

（3）尽最大努力投递服务。尽管IP层提供的是面向非连接的不可靠服务，但是，IP并不随意地丢弃数据报。只有当系统的资源用尽、接收数据错误或网络故障等状态下，IP才被迫丢弃报文。

版本：

1.IPv4

因特网采用的核心协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4（IPv4），发展至今已经使用了30多年。

IPv4的地址位数为32位，也就是最多有232台计算机可以连到Internet上。

2.IPv6

IPv6是下一版本的因特网协议，也可以说是下一代因特网的协议，它的提出最初是因为随着因特网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍因特网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算，IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。和IPv4相比，IPv6的主要改变就是地址的长度为128位，也就是说可以有2128个IP地址，相当于1038。这么庞大的地址空间，足以保证地球上的每个人拥有一个或多个IP地址。考虑到IPv6地址的长度是原来的4倍，RFC1884规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用4个十六进制位表示，这些数之间用冒号分开，例如841b:e34f:16ca:3e00:80:c8ee:fBed:bf26。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其他问题，主要有端到端IP连接、服务质量、安全性、多播、移动性和即插即用等。

3.IPv4向IPv6的过渡

IPv6是在IPv4的基础上进行改进，一个重要的设计目标是与IPv4兼容，因为不可能要求立即将所有结点都转变到新的协议版本中，这需要有一个过渡时期。IPv6比起IPv4，具有面向高性能的网络（如ATM），同时，也可以在低带宽的网络（如无线网）上有效地运行。

IPv4的网络和业务将会在一段相当长的时间里与IPv6共存，许多业务仍然要在IPv4网络上运行很长时间，特别是IPv6不可能马上提供全球的连接，很多IPv6的通信不得不在IPv4网络上传输，因此过渡机制非常重要，需要业界的特别关注和重视。IPv4向IPv6过渡的过程是渐进的，可控制的，过渡时期会相当长，而且网络/终端设备需要同时支持IPv4和IPv6，最终的目标是使所有的业务功能都运行在IPv6的平台上。