计算机网络知识点总结2：IP协议（IPV4）

一、Internet网络是一种数据报网络（另一种是虚电路网络，用于ATM等），主要功能是路由和转发。

二、IP数据报（分组）格式（IPV4版本）

首部	描述
版本号(4bit)	描述IP协议的版本号,目前主要有V4和V6两个版本
首部长度(4bit)	以四字节为单位例如: 5 -> IP首部长度为20(5 * 4)字节,不这么计算的话,长度描述根本不够
服务类型(8bit)	指示期望获得哪种类型的服务 1 .只有在网络提供区分服务(DiffServ)时使用  2.一般情况下不使用，通常IP分组的该字段(第2字节)的值为00H
总长度(16bit)	IP分组的总字节数(首部 + 数据) 1. 最大IP分组的总长度: 65535B  2.最小的IP分组首部: 20B 3. IP分组可以封装的最大数据:65535 - 20 = 65515B
生存时间TTL(8bit)	IP分组在网络中可以通过的路由器数(或跳步数) 1.路由器转发一次分组， TTL减1 2.如果TTL=0，路由器则丢弃该IP分组
协议(8bit)	指示IP分组封装的是哪个协议的数据包,实现复用/分解
首部校验和(16位)	实现对IP分组首部的差错检测 1.计算校验和时，该字段置全0 2.采用反码算数运算求和，和的反码作为首部校验和字段 3.逐跳计算、逐跳校验
源IP地址、目的IP地址字段(各占32bit)	分别标识发送分组的源主机/路由器(网络接口)和接收分组的目的主机/路由器（网络接口）的IP地址
选项字段(长度可变，范围在1~40B之间)	携带安全、源选路径、时间戳和路由记录等内容(实际上很少被使用)
填充(长度可变，范围在0~3B之间)	目的是补齐整个首部，符合32位对齐，即保证首部长度是4字节的倍数
标识字段(16bit)	标识一个IP分组,IP协议利用一个计数器，每产生IP分组计数器加1，作为该IP分组的标识
标志位(3bit)	1. DF (Don’t Fragment) 2. MF (More Fragment) DF =1：禁止分片； DF =0：允许分片 MF =1：非最后一片； MF =0：最后一片(或未分片)
片偏移(13bit)	一个IP分组分片封装原IP分组数据的相对偏移量 片偏移字段以8字节为单位

三、IP数据报分片

1.最大传送单元（MTU）：链路层数据帧可封装数据的上限。

2.不同链路的MTU不一样，那么传送到另外一个较小的MTU的链路时，那就会涉及IP分片。

3.IP分片与重组

**大IP分组向较小MTU链路传输时，可以进行“分片”（得看分组标志位里给不给分片，不给分片则会把分组扔掉并发送ICMP报文）

**IP分片到达最终目的主机时，目的主机负责“重组”分片。

**那么目的主机当然需要一些标识来帮助“重组”，IP首部的相关字段（总长度、标识、标志位和片偏移，上面已介绍）用于标识分片和确定分片顺序。

**如果某片丢失，则会等待一段时间，等不到则扔掉所有分片

4.IP分片过程

接下来可以做道考研的这种计算题

四、IP编址

解决IP分组从哪里来到哪里去。实际是要给那些接口编址。那么有哪些接口呢？--实现网络功能的接口

路由器通常有多个接口，主机通常有一个或两个接口（有线的以太网和无线网，无线网不用，那是链路层的事）

IP地址：32比特编号标识主机、路由器的接口。按照点分十进制（32比特分为四组，每组8位用二进制表示，经转换后就是四组十进制数）书写，如下：

1.怎么样为接口分配IP地址（IP子网）

IP地址分为网络号（高位比特）和主机号（低位比特），某区域内网络号相同，主机号标识自己。

上面这些具有相同网络号的网络就是构成了IP子网的概念。

IP子网：

**具有相同网络号

**不跨越路由器（第三及以上层网络设备）可以彼此物理联通的接口。

2.有类IP地址（IP地址分类）

关于网络号和主机号分别占用多少比特，怎么划分

如图: 

特殊IP地址 
 

私有IP地址 

五、IP子网划分与子网掩码

区分一个IP子网更小范围的网络，改进方法：

那么问题来了，怎么知道是否划分了子网，而且到底划分了多少位呢？——答案是子网掩码

关于子网掩码的问题请看另一篇博文：

子网掩码！如何划分子网掩码，计算IP地址

给子网分配一个地址：192.168.1.x/24
那么其中的/24就是子网掩码，表示前24比特定义了子网地址。

在主机上设置子网掩码的作用只有一个，就是判断将要连接的ip地址和主机是否处于一个子网，如果是，则只经过数据链路层，直接发送到ip地址，而不经过路由，否则将数据包发送到路由。

子网地址+子网掩码——>确定子网大小

将IP分组的目的IP地址与子网掩码按位与运算，提取子网地址。例如以下：