TCP/IP 筆記之 IP協議

1、IP提供不可靠，不需連線的點對點傳輸方式。

不可靠（unreliable）：僅提供最好的傳輸服務，並不保證能成功到達目的地。

無串連（connectionless）：每個資料報的處理是獨立的，可以不按發送順序接收，每個報文都可以選擇不同的路線。

2、IP資料報的首部格式（一般為20B）

（1）、版本（4bit) 目前版本號碼是4，所以稱IPV4，（IPV6的地址是2的6+1次方，128bit）

（2）、首部長度（4bit）是首部佔4B的數目，由此可見首部最多是60B長

（3）、TOS欄位（1B）：有3bit的優先順序欄位（現在不用了，000）；4bit的TOS欄位，最後一bit恒為0

4bit的TOS欄位為：最小時延，最大輸送量，最高可靠性，最小費用。最多隻有一bit置1

(4)、總長度欄位（2B）：以位元組為單位放的是這個ip資料報的總長度

（5）、標示（2B），標誌（3bit），片位移（13bit）欄位：在最後進行說明

（6）、TTL欄位（1B）：time-to-live，資料報最多可以經過的路由器的數目

（7）、協議欄位（1B）：上層的協議(ICMP:1, IGMP:2, TCP:6, UDP:17)

（8）、首部校正和（2B）：計算時，置校正和欄位為0，然後把IP首部每16bit反碼求和，把結果填充該欄位；檢驗時，也是按首部16位反碼求和，如果結果全為1，則OK。
 
注意：由於TTL欄位的值每過一個路由器就減少1，因此校正和欄位每過一個路由器可能都有所變化。

（9）、由於IP首部長度欄位是4B的數目，所以選項欄位以32bit為界（不夠就加填充位元組）

3、IP路由選擇

（1）、過程，當IP層某個網路介面收到資料報時，首先檢查該報的IP地址是否是原生IP地址之一或者是廣播位址，如果是，處理；否則，如果IP層被設定為路由器功能，轉寄；沒有則丟棄

（2）、路由表項的主要內容：目的IP地址（可能是主機，也可能是網路地址），下一跳的路由器IP地址，標記，指定一個網路介面

（3）、路由選擇順序：先搜尋路由表，找與目的ip地址完全符合的表項；找與目的ip的網路地址匹配的表項；找表項為預設（default）的路由。

注意：如果中間路由器轉寄資料報時，如果是轉寄到下一跳的路由器地址，那麼該報的ip地址還是最終的目的地ip，但是目的mac地址改成下一跳路由器的mac地址。這種路由叫做間接路由。

4、子網定址：

(1)、子網劃分對外部路由器來說是屏蔽了的，也就是說外部路由器是看不到網路內部的子網組織形式；但對於子網內部的路由器是不透明的。

（2）、子網路遮罩 ：用於瞭解一個ip地址那些是主機號，那些是網路號（網路號的判斷可以由ip的頭8bit，主機號的判斷由子網路遮罩中的0部分得到，而除了網路號和主機號，剩下的就是子網的號碼）

5、特殊的IP地址

（1）、A類地址127開頭的號碼，代表環回（慣例用的是127.0.0.1）

（2）、網路上的主機：全為0

（3）、網路上的特定主機：網路號為0，主機號為指定的主機號

（4）、廣播位址：（主機號全為1的時候）：見廣播和多播

6、linux中查看ip相關的命令：ipconfig，netstat

7、IP分區（標示欄位，標誌欄位，片位移欄位的使用）

（1）、由於各個網路的mtu有所不同，當每個網路的mtu比ip包的長度小的時候，該路由器就對這個ip包進行分區。到了目的地之後，才進行重新組裝

（2）、分區時，複製這個ip包的首部，進行下面的修改： 標示欄位表明這個ip包的序號，所以在分區的過程中複製一份到分區的包中；標誌欄位的其中一個位元位表示還會有更多的片，除了最後一片外，該標誌欄位的這一個位元位為1；片位移欄位表示該片的資料距離原始包開始處的位置；此外，總長度欄位要變成該片的長度。

（3）標誌位還有一個位元是“不分區位”。如果該位為1，則出現該分區的情況時，不進行分區，而是丟棄該報，產生icmp差錯報文給源主機。

（4）、缺點：在傳輸的過程中，即使是丟失了一個分區都要重傳整個ip報文。udp一般容易導致分區，而tcp一般避免分區。

（5）、注意：分區時，僅複製ip報文的首部，所以上層協議（如udp的連接埠等資訊）只能在第一個分區中。（由此可見分區僅能分一次而已）。

（6）、分區的例子：

比如有個ip資料報長度為3056，在傳輸過程中，某網路的mtu = 1500，那麼進行分區：（該首部的標示欄位為14007）
以下的分區以如下格式輸出，僅列出ip報首部中改變的部分：

（標示，不可分區標誌，更多資料標誌，第三個標誌，片位移，該片的總長度）

分區1：（14007， 0， 1， 0， 0， 1500）（注意：這是第一分區，片位移為0，上層協議的資訊在該片中）
分區2：（14007， 0， 1， 0， 1500， 1500）
分區3：（14007， 0， 0， 0， 3000， 56）（注意：由於“更多資料”標誌為0，表示這個資料報的分區已經結束了）