TCP-IP协议详解学习笔记-- IP

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IP是计算机网络的“细腰”

一切运行在IP之上，IP运行在一切之上

其中值得注意的是，ICMP、IGMP协议等由IP封装，而ARP和RARP虽然也是IP协议族，但它们并不由IP封装（图中没有显示出来）

而，这种“细腰”结构，使上层程序员在编程时，底层网络实现对其均为透明；上下层的各种网络技术可以独立发展。

IP数据报格式

big endian字节序：又称作网络字节序，4个字节的32bit值以下面的次序传输，0-7bit –> 8-15bit –> 16-23bit –> 24-31bit

首部长度：以4字节为单位，一般为5（即首部的固定部分）

区分服务：即服务类型（TOS），包括一个3bit的优先权子字段（现已被忽略），4bit的TOS子字段（分别表示：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用，其中只有1位能置1），还有1bit未用位必须置为0。大多数TCP/IP实现都不支持TOS

总长度：指整个IP数据报的长度，以字节为单位

标识：在RFC791中认为这个字段应由上层来选择，而实际在大多数伯克利派生的系统中，每发送一个IP数据报，IP层都要把一个内核变量的值加1，不管其来自哪个上层。内核变量的初始值根据系统引导时的时间来设置

生存时间：TTL，记录的是跳数。当TTL为0时，该数据报即会被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。

标识、标志、片偏移均与IP分片相关，详见IP分片部分

IP分片（书中出现在UDP那章）

根据之前的知识，我们知道以太网帧的最大传输单元MTU为1500字节，而实际中IP数据报的长度可能会超过1500字节，所以就需要将IP数据报进行分片。

分片操作的位置：分片可能会在源主机进行，也可能会在路由器上进行。
分片的条件：大MTU的链路进入小的MTU链路，一定会进行分片。
分片的过程：分片仅仅划分数据报中的数据，片分组的首部信息从源分组获得，并做部分修改
分片重新组装：分片的重组仅发生在目的主机的网络层。仅到达目的主机后才会进行重组

下面用一个例子来具体说明一下IP的分片：

例：MTU = 1500 字节，IP数据报数据部分共 3500 字节解：因为MTU的长度也包括首部长度，所以 MTU - 20 = 1480 字节检验一下1480是否可以被8整除（因为片偏移字段是以8字节为单位的）1480 / 8 = 1853500 / 1480 = 2 ... 540所以分为3片分片    标识    DF  MF  片偏移1   源分组标识  0   1   02   源分组标识  0   1   1853   源分组标识  0   0   270

其中，DF和MF是标志位中的两位（标志位总共3位），片偏移代表片分组在源分组中的相对位置（以8字节为单位）

IP路由选择

功能
1. 搜索路由表，若找到匹配表目（可以是目标IP完全匹配，可以是与目标的网络号相匹配），则将报文发送至该表目指定的下一跳路由器或直接相连的接口
2. 搜索路由表，寻找标为“default”的表目。若找到，则把报文发送给该表目指定的下一跳路由器。

特性
1. 为一个网络指定一个路由器，而不必为每个主机指定一个路由器
2. IP路由选择是逐跳进行的

子网划分之类的

现在流行CIDR来划分网络， 子网掩码虽然还有在用，但是好像是为了更好理解吧。。这个具体放在后面的CIDR再讲