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IP地址

IP的基本概念

所以在某种意义上来说路由器也是主机

子网

两个路由器直接相连的接口，必须属于同一个子网；不在同一子网，二层无法直接交付，不能转发。所以数据B->C,中间经历无数个子网转发

IP的作用

主机是根据报文中的目的IP进行路径选择

主机 B 向主机 C 发送报文，数据包并不是直接送达，中间会经过一连串路由器接力转发。IP 协议的核心，就是在 IP 报文中记录源主机 IP 和目标主机 IP。每一台路由器拿到 IP 数据包，读取目的 IP，查询路由表，选择下一跳，一步一步把数据包送到目标主机。 IP 协议完成主机到主机的通信，但是它只做到尽力交付，无法保证数据包 100% 到达。可靠性由传输层 TCP 协议完成。

IP的构成

1. 网络号（目标网络）相当于学院‑专业‑班级，告诉路由器：这个主机属于哪一个子网，路由器根据网络号，把数据包转发到目标局域网。
2. 主机号（目标主机）相当于班内个人编号。数据包送到目标网络后，再依靠主机号，定位到子网中具体那一台主机。

IP vs TCP

IP：负责寻址找路，把数据包从一台主机送到另一台主机。也就是说IP有可以完成找到目标主机的能力,但是不一定每次都会找得到,也会有发生丢包的情况,不保证可靠。

TCP：负责保障通信质量，解决丢包、乱序、流量协调，给应用层提供可靠的数据传输服务。

IP 报文在跨网络传输的过程中，经过多台路由器转发，受网络拥塞、链路故障等因素影响，会发生丢包、乱序、数据包重复的现象。

IP 协议只提供尽力交付服务，它只负责完成主机到主机的寻址转发，本身不做丢包检测，丢包之后也不会重传，无法保障数据可靠到达。

真正的可靠性，是上层 TCP 协议实现的。TCP 构建在 IP 协议之上，通过超时重传、确认应答、序列号、拥塞控制、流量控制等一整套机制，为应用程序提供可靠传输能力。

IP报文的认识

• 32 位源 IP 地址：发送数据包的主机 IP（发送方）

• 32 位目的 IP 地址：数据包要送达的主机 IP（接收方）

8 位服务类型 TOS

TOS（Type Of Service）占 IP 头部 8 比特，用于向路由器说明数据包期望的传输质量。 支持四种特征：低时延、大吞吐量、高可靠性、最小成本，同一报文只能选择其中一种作为优先目标。 语音通话业务会设置低时延；文件传输业务优先选择高吞吐量。

16 位总长度

16 位总长度记录整个 IP 数据包的字节数，包含 IP 头部 + 上层数据。取值范围 0‑65535，代表 IPv4 数据包最大 65535 字节。

该字段功能和 UDP 头部的长度字段思路相似。 结合 4 位首部长度，我们可以计算上层载荷大小：上层载荷长度 = IP总长度 − IP首部长度依靠这个计算，接收端就可以剥离 IP 头部，取出后面 TCP/UDP 的数据。

IP 头部 8 位 TTL（生存时间 Time‑To‑Live）

网络中有可能出现数据包环路打转。如果不对这种情况做限制，数据包会无休止在路由器之间循环转发，浪费大量网络带宽，加重网络拥塞。

TTL 生存时间字段就是用来解决这个问题：数据包每经过一台路由器，TTL 就执行减 1 操作。当 TTL 减小到 0，还没有到达目标主机，路由器就直接丢弃这个 IP 报文，阻止报文继续消耗网络资源。

16 位首部校验和

网络传输的时候，信号可能受干扰，IP 头部比特发生错乱（比如源 IP、目的 IP、TTL 被改乱）。 首部校验和用来检测 IP 头部有没有传输出错。

• 如果校验失败：路由器 / 主机直接把这个 IP 包丢掉。
• 如果校验通过：才继续处理这个数据包博客园

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