IP协议

一、TCP、UDP、IP协议的比较

1、TCP、UDP属于传输层协议，IP属于网络层协议。

TCP：面向连接    可靠的     数据流服务

UDP：无连接       不可靠     数据报服务

    IP：无连接       不可靠     无状态

无状态：IP通信双方不同步传输数据的状态信息，因此所有IP数据报的发送、传输、接收都是独立的，之间没有关系。（一方发送数据后，另一方接收到的可能是乱序的，因为没有上下文）   

IP协议最大的特点是无法处理乱序的和重复的数据报，但是无状态也有它的优点：简单、高效。

但是为什么IP传输数据会重复或者乱序呢？

在TCP中有超时重传机制，如果出现规定时间内如果没收到文件，且不是网络没接通的原因，当传输时间超过了超时重传的时间范围对方才接收到文件，这样的情况就会造成重复。比如超时重传规定时间为2秒，但是文件3秒才收到，那么在2—3秒之间这一时间段，TCP会重新发送一次文件，这样就造成了文件的重复。（文件一旦发送是不能收回的）

2、IPv4协议的头部结构：长度通常为20字节，除非含有可变长的选项部分。

（1）4位版本号：指定IP协议的版本，在这对于IPv4来说是4。

（2）4位头部长度：标识该IP报头有多少个32bit字节（4字节），最大60个。

（3）8位服务类型：包括一个3位的优先权字段（现在已经不用了），4位的TOS 字段和1位保留字段（必须置0）。   4位的TOS字段分别表示：最小延时、最大吞吐量、最高可靠性、最小费用，其中最多有一个能置1。（4个类型相互互斥只能追求一个）

（4）16位总长度：short能表示的最大数据范围为65535，整个IP数据报的最大长度。

（5）16位标识：（相当于TCP的32位序号）唯一的标识主机发送的每一个数据报，其初值由系统随机生成。每发送一个数据，其值就加一（本来越往后数值越大，但是不做排序），该值在数据报分片时被复制到每个分片中，因此同一个数据报的所有分片都有相同的标准。     

（6）3位标志：第一位保留，第二位表示“禁止分片”，第三位表示“更多分片”。

（7）13位分片偏移：是分片相对开始IP数据报开始处的偏移，实际偏移值是该值左移3位后得到的。

（8）8位生存时间：（TTL）是数据报到达目的地之前允许经过的路由器跳数。

（9）16位头部校验和：由发送端填充，接收端对其使用CRC算法检验IP数据报头部在传输过程中是否损坏。

（10）32位源端IP地址和目的端地址是用来标识数据报的发送端和接收端，一般这两个地址在整个数据报的传递过程中不会变，不论经过了多少路由器。

（11）选项字段：是可变的可选信息，最多包括40 个字节。  

3、IP分片

因为由MTU（网络最大传输单元）的限制，IP数据报的长度超过桢的MTU 时，它将被分片传输。以太网桢的MTU是1500字节，其中头部占用20字节，所以它能携带的IP数据报最多为1480字节。

4、拥塞控制

TCP还有一个重要任务是提高网络利用率、降低丢包率，并保证网络资源对每条数据流的公平性，也就是拥塞控制。

拥塞控制有4种手段：慢启动、  快速重传、  拥塞避免、  快速恢复