IP协议详解

目录

一、IP协议头格式

二、IP地址、Mac地址

2.1 IPv4

2.2 IPv6

2.3 Mac地址

三、IP路由转发

四、IP分包及组包

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一、IP协议头格式

IP协议是网络层的重点协议。这里主要列举一下16位标识与3位标志以及13位片偏移。

16位标识（id）：唯一的标识主机发送的报文。如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每
一个片里面的这个id都是相同的。
3位标志字段：第一位保留（保留的意思是现在不用，但是还没想好说不定以后要用到）。第
二位置为1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文。第三位表
示"更多分片"，如果分片了的话，最后一个分片置为1，其他是0。类似于一个结束标记。
13位分片偏移（framegament offset）：是分片相对于原始IP报文开始处的偏移。其实就是
在表示当前分片在原报文中处在哪个位置。实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的。因此，
除了最后一个报文之外，其他报文的长度必须是8的整数倍（否则报文就不连续了）。

二、IP地址、Mac地址

IP地址组成

IP地址的组成分为两部分，网络号和主机号

• 网络号：标识网段，保证相互连接的两个网段具有不同的标识；
• 主机号：标识主机，同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号；

通过合理设置网络号和主机号，就可以保证在相互连接的网络中，每台主机的IP地址都是唯一的

分类

将IP地址分为五类

子网掩码

子网掩码格式和IP地址一样，也是一个32位的二进制数。其中左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。子网掩码也可以使用二进制所有高位1相加的数值来表示，如以上子网掩码也可以表示为24。

2.1 IPv4

由于IPv4的局限性，导致ip地址在分配的过程中出现不足的现象。为了解决IPv4的局限性，采取NAT＋动态分配的机制解决IPv4地址不足的现象。

这里的动态分配涉及到内网以及外网。内网是局域网组成的，在同一个局域网中动态分配的ip地址不能重复，但是在不同的局域网中是允许存在相同的IP的。外网IP是唯一表示，不能出现相同的外网IP。

• 外网设备可以不需要任何的NAT与其他的外网设备进行通信。
• 内网设备不能访问其他的内网设备
• 外网设备不能访问内网设备
• 内网设备可以访问外网设备

2.2 IPv6

这里不对IPv6做过多的介绍，因为现在的IPv6目前没有全面的启用，IPv6相对于IPv4来说只是多了许多IP地址而已。

2.3 Mac地址

Mac地址这里主要就是与IP地址进行一个对比，由于Mac地址是6字节48位所以这里不会有Mac地址不足的现象，所以Mac能够直接的决定电脑的网卡号，而且每个电脑有且只有一个Mac地址。

三、IP路由转发

IP协议的一个核心任务是数据报的路由，即决定发送数据报到目标机器的路径。

从右往左分析上图，当IP模块接收到来自数据链路层的IP数据报是，它首先对该数据报的头部做CRC校验，确认无误之后就分析其头部的具体信息。

四、IP分包及组包

由于在数据链路层承载的数据量是一定的，所以当超出范围的时候就会进行分包和组包。

分包：利用16位标识将分包的数据进行同一标识

组包：利用13位的片偏移将分包的顺序确定好。同时利用3位标志确定是否是分包，以及确定分包中的最后一个包。