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IP协议

news 来源：原创 2025/9/17 17:35:41

IP协议介绍

IP地址＝目标网络＋目标主机

IP协议是网络层协议

IP报头格式

[IP报头图片]

IP报头解析

4 位版本号(version): 指定 IP 协议的版本, 对于 IPv4 来说, 就是 4.

4 位头部长度(header length): IP 头部的长度是多少个 32bit, 也就是 length 4 的字节数. 4bit 表示最大的数字是 15, 因此 IP 头部最大长度是 60 字节.

8 位服务类型(Type Of Service): 3 位优先权字段(已经弃用), 4 位 TOS 字段, 和 1 位保留字段(必须置为 0). 4 位 TOS 分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于 ssh/telnet 这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于 ftp 这样的程序, 最大吞吐量比较重要.

16 位总长度(total length): IP 数据报整体占多少个字节.

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 0, 其他是 1. 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).

8 位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是 64. 每次经过一个路由, TTL -= 1, 一直减到 0 还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环

8 位协议: 表示上层协议的类型

16 位头部校验和: 使用 CRC 进行校验, 来鉴别头部是否损坏.

32 位源地址和 32 位目标地址: 表示发送端和接收端

选项字段(不定长, 最多 40 字节): 略

IPV4 IPV6

IPV4

IPV4示例：

121.41.6.245

使用点分十进制：[0,255].[0,255].[0,255].[0,255]

IPV6

IPV6的IP拥有16个字节

IPV6示例：

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IPV4 & IPV6关系

IPV6与IPV4是两种完全不同的协议，无法互相兼容

由于IPV4能表示的ip太少，便出现了IPV6。

但之所以IPV6一直没能代替IPV4，是因为IPV4也有方法处理IP号太少问题的方案（NAT）

主机路由器节点的概念

主机：配有IP地址，路由控制能力不强
路由器：配有IP地址，路由控制能力很强
节点：主机和路由器都是节点

TCP与IP的关系

TCP策略，IP执行
TCP协议解决策略问题（流量控制，三次握手，滑动窗口....等控制机制）
IP协议真正实现转发功能

IP核心作用：把数据包跨网络转发到目标主机
IP不关心是否丢包，处理丢包是传输层的任务

IP报头也是20字节＋选项

网段划分

IP 地址分为两个部分, 网络号和主机号

网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识;
主机号: 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;

[子网&路由器图片]

每个子网都有一个网络号

子网的主机号部分，0与满不可分配给具体设备，表示网络号与广播号。1要分配给路由器
路由器连接两个子网，所以路由器有两个IP

子网内的IP地址，都是哪里来的？

是路由器分配的
路由器是第一个入网设备
路由器具有构建子网能力
路由器本身主机地址一般是1

收/发方IP地址的网络地址
相同：不经路由器，直接局域网转发
不同：交给路由器