IP网际协议

IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。

IP提供不可靠， 无连接的数据报传送服。不可靠指的是它不能保证IP数据报能成功到达目的地。但是IP有一个简单的错误处理，路由器丢弃该数据报时，会发送一个ICMP报文给信源（tracert实现原理，TTL值为0时路由器会执行上述操作）。无连接：简单的说就是任何时候都能够发送，而不需要先建立连接（使用UDP实现通信可以很明显的反应，跟TCP实现不同的是，UDP不需要先建立连接）。

IP数据报格式：

每一个4字节（一行）按下面次序传输：首先是0-7bit，其次8-15bit，然后16-23bit，最后是24-31bit。这种传输次序称作big endian（大端）字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络上传输时都要求以这种次序，它被称为网络字节序。以其他形式存储二进制整数的机器，如little endian（小端，计算机就是用小端格式，100在计算机中指的是4，网络中指的是1）格式，则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。

版本：IP V4 V6这样的；

首部长度：首部占32bit字的数目，就是有多少个int，包括可选字段。由此可以得出首部最长为60字节。

区分服务TOS：一个3bit的优先权子字段（没用了），4bitTOS子字段和1bit置0的未用位。4bitTOS分别代表：最小时延，最大的吞吐量，最高可靠性和最小费用。

但是现在大多数TCP/IP实现都不支持TOS特性。

总长度：指的是整个IP数据报的长度，字节为单位。利用首部长度和总长度可以知道IP数据报中的数据内容的起始位置跟长度。IP数据报最长为65535字节。当数据报被分片的时，该字段的值也随着变化。尽管最长为65535.但是链路层都会对他们进行分片，而且，主机也要求不能接收超过576字节的数据报（很早以前的值）。

 总长度字段是IP首部中必要的内容，因为一些数据链路需要填充一些数据以达到最小长度。尽管以太网最小帧长为46字节，但是IP数据可能会更短。如果没有总长度字段，那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据报的内容。

标识字段唯一地表示主机发送的每一分数据报。

TTL生存时间：简单的说可以经过几个路由器，当为0时，路由器直接丢弃数据报，然后发送一个ICMP。

在一般体制中IP可以从TCP，UDP，ICMP，IGMP接收数据报并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报并进行发送。IP层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时，IP首先检查目的IP地址是否为本机IP地址或者广播地址，如果是则数据报就被送到由IP首部协议字段制定的协议模块进行处理。如果不是。1.若IP层被设置成了路由功能，对数据报进行转发。不是则数据报被丢弃。

路由表中的信息：

目的IP地址：它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表目中的标志字段来指定。主机地址有一个非0的主机号，指定某个特定的主机，网络地址的主机号为0，指定网络中的所有主机。

下一站IP地址：指的是在一个直接相连的网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下一站可以不是目的地，但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。

标志：其中一个标志指明目的IP地址是网络地址还是主机地址。另一个标志指明下一站路由器是否为真正的喜爱站路由器，还是一个直接相连的接口。

为数据报的传输指定一个网络接口。

IP路由不知道到达目的地的完整路径，所有的IP路由选择只为数据报传输提供下一站路由器的IP地址。下一站路由器比发送数据报的主机更接近目的，而且下一站路由器跟该主机直接相连。

IP路由选路主要功能：

搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目（网络号主机号都相匹配）。如果找到则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接相连的网络接口（取决于标志字段的值）。

搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段）。目的网络上的所有主机都可以通过这个表目来处理。例如一个以太网上的主机可能通过连接一个路由器，然后路由器对外提供一个网络号。使用子网掩码。

搜索路由表，寻找标位默认的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。

上面的步骤都没成功的话，数据报就不会被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成有数据报的应用程序返回一个主机不可达，或者网络不可达的错误。

完整主机地址匹配在网络号匹配之前进行。只有全部失败了才选择默认路由。

为一个网络指定一个路由器比为每一个主机指定一个路由器好多了，可以极大的缩小路由表的规模。

假如一个主机向另一个主机发送数据，源IP地址跟目的IP地址已知。源主机搜索路由表，如目的IP地址在本网络上。数据报被送到以太网驱动程序，然后通过ARP获得它的以太网地址，然后数据被送到了目的主机。如果不在本网络上，也没找到相匹配的表目，通过ARP获得路由器的以太网地址，发送到路由器上。然后路由器接着继续同样的工作。（先不考虑路由器中的下一站地址哪里来的，准不准确，假设它是正确的）