1 概念

什么是IP?
IP是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP,UDP,ICMP,IGMP數(shù)據(jù)都是通過(guò)以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。IP提供不可靠，無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)。

• 不可靠：它不能保證IP數(shù)據(jù)報(bào)能成功到達(dá)目的地；
• 無(wú)連接：IP并不維護(hù)后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)的狀態(tài)信息。每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是相互獨(dú)立的；

2 IP首部

普通的IP數(shù)據(jù)報(bào)首部為20個(gè)字節(jié)，除非含有選項(xiàng)字段

IP數(shù)據(jù)報(bào)格式及首部中的各字段

IP首部中包括如下部分內(nèi)容：

1. 版本號(hào)：目前版本號(hào)為4， 即IPV4。
2. 首部長(zhǎng)度：
3. 服務(wù)類(lèi)型（TOS）：
4. 總字段長(zhǎng)度：
5. 標(biāo)識(shí)字段（16位）：唯一的標(biāo)識(shí)主機(jī)發(fā)送的每一分?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)；
6. 標(biāo)示字段（3位）：會(huì)在IP分片和重組的時(shí)候用到；
7. TTL（time to live）：設(shè)置數(shù)據(jù)可以經(jīng)過(guò)的最多的路由器數(shù)。每經(jīng)過(guò)一次路由器，該值-1；
8. 首部檢驗(yàn)和：是根據(jù)IP首部計(jì)算的檢驗(yàn)和碼；
9. 源地址：
10. 目的地址
11. 任選項(xiàng)

3 IP路由選擇

3.1 路由表

IP層中在內(nèi)存中有個(gè)路由表。路由表中的每一項(xiàng)都包含下面信息：

1. 目的IP地址：可以是完整的主機(jī)地址，也可以是網(wǎng)絡(luò)地址。由標(biāo)志字段決定。
2. 下一跳地址：下一跳路由器的IP地址；
3. 標(biāo)志：一個(gè)表示：指明目的IP地址是網(wǎng)絡(luò)地址還是主機(jī)地址。另一個(gè)表示：下一跳地址是否是真的下一跳路由器，還是直接相連的借口；
4. 為數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸指定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口；

3.2 路由選擇

IP路由選擇是逐跳地進(jìn)行的。IP并不知道到達(dá)任何目的的完整路徑。
所有的IPl路由選擇只為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)南乱惶酚善鞯腎P地址。

• 當(dāng)一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)準(zhǔn)備好了的時(shí)候，它是如何選擇一個(gè)合適的路徑將數(shù)據(jù)報(bào)送到目的地?

No1.最特殊的情況是主機(jī)和主機(jī)相連。那么主機(jī)根本不用尋找路由，直接把數(shù)據(jù)傳輸過(guò)去就可以。至于怎么直接傳輸?shù)?，那么久要靠ARP協(xié)議。

No2.一般情況是，主機(jī)通過(guò)若干路由（Router）和目的主機(jī)相連。
那么路由器就要通過(guò)ip包的信息來(lái)為ip包尋找到一個(gè)合適的目標(biāo)來(lái)進(jìn)行傳遞，比如合適的主機(jī)，或者合適的路由。路由器或者主機(jī)將會(huì)用如下的方式來(lái)處理某一個(gè)IP數(shù)據(jù)包：
（1）如果IP數(shù)據(jù)包的TTL（生命周期）已到，則該IP數(shù)據(jù)包就被拋棄。
（2）搜索路由表，優(yōu)先搜索匹配主機(jī)，如果能找到和IP地址完全一致的目標(biāo)主機(jī)，則將該包發(fā)向目標(biāo)主機(jī)
（3）搜索路由表，如果匹配主機(jī)失敗，則匹配同子網(wǎng)的路由器，這需要“子網(wǎng)掩碼”的協(xié)助。如果找到路由器，則將該包發(fā)向路由器。
（4）搜索路由表，如果匹配同子網(wǎng)路由器失敗，則匹配同網(wǎng)號(hào)路由器，如果找到路由器，則將該包發(fā)向路由器。
（5）搜索路由表，如果以上都失敗了，就搜索默認(rèn)路由，如果默認(rèn)路由存在，則發(fā)包。
（6）如果都失敗了，就丟掉這個(gè)包。

4 子網(wǎng)尋址

地址格式：

IP地址=網(wǎng)路地址+主機(jī)地址
或
IP地址=網(wǎng)路地址+子網(wǎng)地址+主機(jī)地址

B類(lèi)地址的一種子網(wǎng)編址

• 網(wǎng)絡(luò)號(hào)：用于識(shí)別主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址；
• 主機(jī)號(hào)：用于識(shí)別該網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)；

IP地址分為5類(lèi)：

• A類(lèi)：保留給政府機(jī)構(gòu)
• B類(lèi)：分配給中等規(guī)模的公司
• C類(lèi)：分配給任何需要的人
• D類(lèi)：用于組播
• E類(lèi)：用于實(shí)驗(yàn)

ABC類(lèi)地址特征：
A類(lèi)第一位總是0，B類(lèi)前兩位總是10，C類(lèi)前三位總是110

各類(lèi)地址

子網(wǎng)掩碼：
除了IP地址以外，主要還需要知道有多少比特用于子網(wǎng)號(hào)及多少比特用于主機(jī)號(hào)。

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