- 介紹
IP協(xié)議是TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，下層是數(shù)據(jù)鏈路層，上層是傳輸層，IP協(xié)議有兩個特點：
1.不可靠
不可靠（u n r e l i a b l e）的意思是它不能保證 I P數(shù)據(jù)報能成功地到達(dá)目的地。
I P僅提供最好的傳輸服務(wù)。
如果發(fā)生某種錯誤時，如某個路由器暫時用完了緩沖區(qū)， I P有一個簡單的錯誤處理算法：丟棄該數(shù)據(jù)報，然后發(fā)送 I C M P消息報給信源端。
任何要求的可靠性必須由上層來提供（如T C P）。
2.無連接
是 I P并不維護(hù)任何關(guān)于后續(xù)數(shù)據(jù)報的狀態(tài)信息。每個數(shù)據(jù)報的處理是相互獨立的。這也說明， I P數(shù)據(jù)報可以不按發(fā)送順序接收。
如果一信源向相同的信宿發(fā)送兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)報（先是 A，然后是B），每個數(shù)據(jù)報都是獨立地進(jìn)行路由選擇，可能選擇不同的路線，因此 B可能在A到達(dá)之前先到達(dá)。
- IP數(shù)據(jù)報
IP數(shù)據(jù)報由IP數(shù)據(jù)報首部+選項+數(shù)據(jù)組成。如果不包含選項，那么頭部長20字節(jié)。其中，數(shù)據(jù)是傳輸層的數(shù)據(jù)報，長度不定。
IP數(shù)據(jù)報首部中，0是高地址，31是地址，傳輸順序按照07,815,1623,2431進(jìn)行傳輸。這種數(shù)據(jù)的高位放在存儲的高地址，數(shù)據(jù)的地位放在低地址的方式叫做大端存儲。因為TCP/IP也正式采用大端存儲方式，所以這種存放數(shù)據(jù)的方式也叫網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，所以，為了保證數(shù)據(jù)是以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的方式進(jìn)行傳輸，socket有接口有專門的函數(shù)對IP數(shù)據(jù)報進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
和大端存儲相反，小端存儲將數(shù)據(jù)的高位存放在內(nèi)存的低地址，數(shù)據(jù)的地位存放在數(shù)據(jù)的高地址。<<匯編語言 王爽>>
4位版本：目前是0010，也就是4，這個版本的IP協(xié)議稱為IPv4，IP長度是32
4位首部長度：指的是IP首部+選項一共多少個字節(jié)（TCP/IP詳解-卷一 中說的是“首部長度指的是首部占 32 bit字的數(shù)目，這翻譯真不怎樣”），從上面的IP數(shù)據(jù)報圖中我們可以看出，如果沒有選項，首部長度就是5，普通IP數(shù)據(jù)報是沒有選項的，所以就是5。
8位服務(wù)類型（TOS）： 8位服務(wù)類型包括：
一個3 bit的優(yōu)先權(quán)子字段（現(xiàn)在已被忽略）
4 bit的TOS子字段
1 bit未用位字段，但必須置0
4 bit的TO S分別代表：
TOS表示該數(shù)據(jù)報所使用的服務(wù)類型，分別有最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用這四個類型，只能選擇一種服務(wù)類型，標(biāo)志位為1就是選擇，為0就是不選擇。如果所有4 bit均為0，那么就意味著是一般服務(wù)。例如：
一般服務(wù)： 0000
最小時延：1000 ，Telnet和Rlogin推薦使用
最大吞吐量：0100
最高可靠性：0010
最小費用：0001
途中最后一列的16進(jìn)制值正式tcpdump所打印的。
現(xiàn)在大多數(shù)的T C P / I P實現(xiàn)都不支持TO S特性，但是自4.3BSD Reno以后的新版系統(tǒng)都對它
進(jìn)行了設(shè)置。另外，新的路由協(xié)議如 O S P F和I S - I S都能根據(jù)這些字段的值進(jìn)行路由決策。
16位總長度：
總長度字段是指整個 I P數(shù)據(jù)報的長度，以字節(jié)為單位。利用首部長度字段和總長度字段，
就可以知道 I P數(shù)據(jù)報中數(shù)據(jù)內(nèi)容的起始位置和長度。由于該字段長 1 6比特，所以 I P數(shù)據(jù)報最
長可達(dá) 6 5 5 3 5字節(jié)（回憶圖 2 - 5，超級通道的 M T U為6 5 5 3 5。它的意思其實不是一個真正的
M T U—它使用了最長的I P數(shù)據(jù)報）。當(dāng)數(shù)據(jù)報被分片時，該字段的值也隨著變化，這一點將
在11 . 5節(jié)中進(jìn)一步描述。
盡管可以傳送一個長達(dá) 6 5 5 3 5字節(jié)的I P數(shù)據(jù)報，但是大多數(shù)的鏈路層都會對它進(jìn)行分片。而且，主機也要求不能接收超過 5 7 6字節(jié)的數(shù)據(jù)報。
總長度字段是 I P首部中必要的內(nèi)容，因為一些數(shù)據(jù)鏈路（如以太網(wǎng)）需要填充一些數(shù)據(jù)以達(dá)到最小長度。盡管以太網(wǎng)的最小幀長為 4 6字節(jié)（見圖 2 - 1），但是I P數(shù)據(jù)可能會更短。如果沒有總長度字段，那么I P層就不知道4 6字節(jié)中有多少是I P數(shù)據(jù)報的內(nèi)容。（IP層會收到數(shù)據(jù)貞嗎？）
目標(biāo)/源IP地址：不同于數(shù)據(jù)鏈路的MAC地址，IPv4的地址是32位的
16位標(biāo)識字段：標(biāo)識字段唯一地標(biāo)識主機發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報。通常每發(fā)送一份報文它的值就會加 1
3位標(biāo)志：
13位片偏移：
8位生存時間：T T L（t i m e - t o - l i v e）生存時間字段設(shè)置了數(shù)據(jù)報可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)。T T L的初始值由源主機設(shè)置（通常為 3 2或6 4），一旦經(jīng)過一個處理它的路由器，它的值就減去 1。當(dāng)該字段的值為 0時，數(shù)據(jù)報就被丟棄，并發(fā)送 I C M P報文通知源主機。討論Tr a c e r o u t e程序時將再回來討論該字段
8位協(xié)議：根據(jù)它可以識別是哪個協(xié)議向 I P傳送數(shù)據(jù)。
16位首部檢驗和：
首部檢驗和字段是根據(jù)I P首部計算的檢驗和，不包括后面的【數(shù)據(jù)】部分。I C M P、I G M P、U D P和T C P協(xié)議中，它們各自的首部中都有檢驗和字段，他們的檢驗和值不只是首部，還包括數(shù)據(jù)的檢驗和。
- IP路由選擇
如果目的主機與源主機直接相連（如點對點鏈路）那么I P數(shù)據(jù)報就直接送到目的主機上。
如果目標(biāo)主機和源主機都在同一個局域網(wǎng)（以太網(wǎng)或令牌環(huán)網(wǎng)），那么I P數(shù)據(jù)報就會送給路由器，然后由路由器以單播的形式直接發(fā)到目標(biāo)主機上。
否則，主機把數(shù)據(jù)報發(fā)往網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)來轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報到下一站路由器。
計算機IP協(xié)議的工作原理
IP接受的數(shù)據(jù)包可以從本機的TCP、UDP、ICMP、IGMP而來，也可以從網(wǎng)絡(luò)接口（也就是數(shù)據(jù)鏈路層）接受數(shù)據(jù)報。
IP層有一個路由表，當(dāng)IP層收到一份數(shù)據(jù)報的時候，IP層回去對比路由表：
1.當(dāng)數(shù)據(jù)包來自數(shù)據(jù)鏈路層的時候，IP層會去檢查目的IP是不是當(dāng)前計算機的某個IP地址（一個計算機可以有多個IP地址，一般的情況下，loopback是127.0.0.1，其他的網(wǎng)卡都有對應(yīng)的IP地址，可以用ifconfig查看當(dāng)前計算機的網(wǎng)卡和對應(yīng)的IP）：
1）如果目的IP是當(dāng)前計算機或者是廣播IP，就會將數(shù)據(jù)報交給IP數(shù)據(jù)報的“協(xié)議”字段中所指的協(xié)議模塊，可能是ARP，RARP，IP。
2）如果目的地址不是當(dāng)前網(wǎng)卡的某個IP或者廣播地址，那么計算機就會：
2.1）如果計算機不是沒設(shè)置成路由器，那么就丟棄數(shù)據(jù)包，并通過ICMP協(xié)議發(fā)送一個報錯信息給源主機。
2.2）如果被設(shè)置成路由器，那么計算機就作為一個路由器對數(shù)據(jù)報進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
普通的計算機是不會使用路由表的，對于普通的主機后來說，接到一個數(shù)據(jù)報后，所做的事情很簡單，那就是看一下目的IP是否是當(dāng)前某個網(wǎng)卡的IP，如果不是，就丟棄該數(shù)據(jù)包，然后使用ICMP協(xié)議發(fā)送一個報錯信息給源IP主機。
而對于路由器（或者設(shè)置成路由器的主機）來說，如果數(shù)據(jù)報不是給他的，他還會將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到下一站路由器，或者轉(zhuǎn)發(fā)到直接相連的網(wǎng)絡(luò)IP地址（就是直接和當(dāng)前路由器永寬帶連接起來的多臺計算機）。
路由表的字段：
1. 目標(biāo)IP地址：
可以是一個完整的主機地址，主機地址的主機號是非0的。
也可以是一個網(wǎng)絡(luò)地址，如果主機號為0，就表示目標(biāo)地址是一個網(wǎng)絡(luò)地址。
應(yīng)該也可以是一個網(wǎng)絡(luò)中的多臺主機，或者網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)段
2.下一站（或下一跳）路由器（ next-hop router）的I P地址，或者有直接連接的網(wǎng)絡(luò) I P地址：
下一站路由器是指一個在直接相連網(wǎng)絡(luò)上的路由器，通過它可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報。
下一站路由器不是最終的目的，但是它可以把傳送給它的數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到最終目的。
3.標(biāo)志:
一個標(biāo)志指明目的 I P地址是網(wǎng)絡(luò)地址還是主機地址
一個標(biāo)志指明下一站路由器是否為真正的下一站路由器，還是一個直接相連的接口（我們將在 9 . 2節(jié)中詳細(xì)介紹這些標(biāo)志）。
4.為數(shù)據(jù)報的傳輸指定一個網(wǎng)絡(luò)接口：指定要用哪個網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)）發(fā)送數(shù)據(jù)報。
下一站路由器
- 子網(wǎng)尋址
簡單的IP地址組成：
支持子網(wǎng)的計算機的IP地址組成：
子網(wǎng)掩碼
特殊情況的IP地址
