图解TCP/IP读书笔记（四）：IP协议

一、IP基础知识

IP相当于网络层：实现终端节点之间的通信，也叫点对点通信
区分：
主机：配置有IP地址，但不进行路由控制的设备
路由器：配置有IP地址，也进行路由控制能力的设备
节点：主机和路由器的统称；
数据链路层是提供两个设备之间的通信功能；
而网络层则负责在没有直连的两个网络之间进行通信传输

IP的三个作用模块：
IP寻址、路由（最终节点为止的转发）、IP分包和组包

MAC：同一个链路中标识不同计算机的识别码
IP：连接到网络中的所有主机中识别出进行通信的目标地址

因此，在TCP/IP通信中，所有主机和路由器都必须有自己的IP地址

路由控制：将分组数据发送到目标地址的功能。

将IP数据包比喻成一个去旅行的人，
先去最近的车站，然后在车站问接下来怎么走，然后去下一个，然后再问；
IP包到达路由器时，路由器查看其目标地址，然后决定下一步发往哪个路由器，然后发过去；重复进行，到底目的地址；

在决定的问题上：维护路由控制表，根据这个表，决定下一步发往哪里；

数据链路层的抽象化

IP实现多个数据链路之间通信的协议。而数据链路根据种类不同各有各的特点。因此对所有的数据链路的相异特性抽象化是IP的重要作用之一；
数据链路的地址可以被抽象化为IP地址。对IP来说，不论底层是以太网还是无线LAN还是PPP，都是一视同仁；
最大的区别：最大传输单位（MTU）
因此IP进行分片处理，就是将大的IP包分成多个IP小包，到达目的地后再组合起来。使得上层不用关心下层网络构造的细节；

IP属于面向无连接型
原因：
1、简化 2、提速
为了提高可靠性，上一层的tcp采用面向连接型

二、IP地址基础知识

IP地址：网络标识+主机标识
在哪里区分开？：子网掩码
IP地址的分类：

A类：一个网段可容纳主机地址上限是16，177，214个
B：65535
C：254
D：无主机标识，常用于多播
分配地址时：全部为0表示对应的整体网络地址
全部为1，作为广播地址
所以这两个不能用来分配
两种广播：
本地广播：本网络内—>会被路由器屏蔽，所以出不去
直接广播：同层子网络都收的到
IP多播：同时发送效率高

子网掩码：为各类网络再分子网，占用主机一部分；
全局IP和私有IP
全局IP地址要在整个互联网内保持唯一；
私有的IP的不用，在同一个域里边保持唯一就可以了。
比如在路由器上的IP就是全局的IP，而每个终端是私有IP，使用NAT通信。
私有IP地址+NAT技术是现在解决IP分配问题的主流方案。
但与使用全局IP相比有很多限制，为了解决问题，IPv6出现了；

三、路由控制

在一张路由控制表的基础上进行数据包的发送的；

控制表的形成方式：
静态路由控制：管理员手动设置
动态路由控制：路由器与其他路由器相互交换信息时自动刷新
IP只是用路由表，但是不负责构建表，这个表由路由协议构建；
默认路由：路由表中任何一个地址都能跟他匹配
主机路由：IP地址所有位都参与路由
环回路由：同一台机器

IP报文分片发送，重组由目标主机完成；

分片机制的不足：路由器处理负荷太重
解决：路径MTU发现
路径MTU就是，发送端到接收端之间不需要分片时，路径中存在的数据链路层中的最小的MTU。
就按照这个分片：避免了再在路由器上分片、tcp中也可以发送更大的包

四、IPv6

解决地址耗尽问题
4个*8位—>8个*16位
IPv4首部格式：
IPv6首部格式：