TCP/IP详解--网络层&IP首部格式

1、IP协议概述

IP是TCP/IP协议族中最核心的协议，不管是TCP、UDP、ICMP数据最终都是以IP数据报格式传输。

IP提供不可靠、无连接、无状态的数据报传输服务

不可靠：它不保证数据报能成功的到达目的地（如果发生某些错误，比如路由器用完了缓冲区，IP处理方法就是丢弃，然后发送ICMP差错报文给信源端。所有的可靠性都由上层来保证）

无状态：IP并不维护后续数据报的状态信息，每个数据报处理时都相互独立、没有上下文关系。因此缺点是无法处理乱序和重复的IP数据报。（IP数据报头部的标识字段是唯一标识一个IP数据报的，但它是用来处理IP分片和重组的，而不是用来指示接收顺序的

无连接：指IP通信双方不长时间维持对方的任何信息，这样，上层协议每次发送数据的时候，都必须明确指定对方的IP地址。

 

2、IP首部格式

4位版本号：指定IP协议的版本。IPv4来说其值是4；

4为头部长度：标识改IP头部有多少个32bit字（4字节），因为4位最大能表示15，所以IP头部最长是60字节；

8位服务类型：包括3位优先级字段、1位保留字段和4位TOS字段。4为TOS分别表示：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。其中最多有一个能置为1。

16位总长度：指整个IP数据报的长度，以字节为单位，因此IP数据报的最大长度为65535（2^16-1）字节。但是由于MTU限制，长度超过MTU的数据报将会分片传输，所以实际传输的IP数据报长度远远没有达到最大值。以下3个字段描述了如何分片；

16为标识：唯一标识主机发送的每一个数据报，其初始值是系统随机生成：每发送一个数据报，其值加1.该值在分片时被复制到每一个分片中，因此同一个数据报的所有分片都有相同的标识值。

3位标志：第1位保留，第2位表示“禁止分片”，如果设置了该位，IP模板将不对数据报分片，超过MTU的数据将会丢弃并返回一个ICMP差错报文。第3位表示“更多分片”，除了最后一个分片外，其他的分片都要置1。

13位分片偏移：是分片相对原始IP数据报开始处的偏移（仅指数据部分）。实际偏移值是该值左移3位得到的。所以出最后一个分片，其他分片的数据部分长度必须是8的整数倍。

8位生存时间（TTL）：设置了数据可以经过的最多的路由器数（一般是64），每经过一次路由器，该值减1，如果该值减为0依旧没有到达目的主机，就丢弃改数据报，发送ICMP差错报文（目标不可达）

8位协议：用于区分上层协议。其中ICMP为1，TCP为6，UDP为17等等。

16位首部校验和：由发送端填充，接收端对其使用CRC算法检验IP数据报头部在传输过程中是否损坏（只检查头部，不管数据部分）

32位源端IP地址和32位目的IP地址：用来指定发送端和接收端的。

 

任选项（一般没有）包括一下内容

安全和处理限制、记录路径（每个路由器都记录它的IP地址）、时间戳、宽松的源站选路、严格的源站选路

 

3、IP路由选择

路由表：

（1）目的IP地址：可以是完整的主机地址，也可以是网络地址，由标志字段指定

（2）下一站（下一跳）路由的IP地址

（3）标志。

关于IP分片和路由转发部分会单独详细在讨论