Internet 协议特征
- 运行于 OSI 网络层
- 面向无连接的协议
- 独立处理数据包
- 分层编址
- 尽力而为传输
- 无数据恢复功能
IP PDU报文首部
IP协议报文首部.jpg
- 版本：占4位，指 IP 协议的版本目前的 IP 协议版本号为4
- 首部长度：占4位，可表示的最大数值是15个单位，一个单位为4字节，因此 IP 的首部长度的最大值是60字节
- 区分服务：占8位，用来获得更好的服务，在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直未被使用过。后改名为区分服务，只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用，一般的情况下都不使用
- 总长度：占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节，总长度必须不超过最大传送单元MTU
- 标识：占16位，它是一个计数器，通常，每发送一个报文，该值会加1，也用于数据包分片，在同一个包的若干分片中，该值是相同的
-
标志（flag）：占3位，目前只有后2位有意义
- DF：Don't Fragment，中间的一位，只有当 DF=0 时才允许分片
- MF：More Fragment，最高位，MF=1 表示后面还有分片。MF=0 表示最后一个分片
- 片偏移：占12位，指较长的分组在分片后，该分片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位
- 生存时间：占8位，记为TTL（Time To Live）数据报在网络中可通过的路由器数的最大值，TTL字段是由发送端初始设置一个 8bit 字段，推荐的初始值由分配数字 RFC 指定，当前值为64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值255
- 协议：占8位，指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目标主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程，1表示为 ICMP 协议，2表示为 IGMP 协议，6表示为 TCP 协议，17表示为 UDP 协议
- 首部校验和：占16位，只检验数据报的首部不检验数据部分。这里不采用CRC校验码而采用简单的计算方法
- 源地址和目标地址：都各占4字节，分别记录源地址和目标地址
IP地址
- 它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备
- 每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯一的地址
- IP 地址由两部分组成：
- 网络ID：
- 标识网络
- 每个网段分配一个网络ID
- 主机ID：
- 标识单个主机
- 由组织分配给 各设备
- 网络ID：
IP地址分类
- A类：
| 1-8 | 9-16 | 17-24 | 25-32 |
|---|---|---|---|
| 0NNNNNNN | Host | Host | Host |
| Range（1-126） |
- B类：
| 1-8 | 9-16 | 17-24 | 25-32 |
|---|---|---|---|
| 10NNNNNN | Network | Host | Host |
| Range（128-191） |
- C类：
| 1-8 | 9-16 | 17-24 | 25-32 |
|---|---|---|---|
| 110NNNNN | Network | Network | Host |
| Range（192-223） |
- D类：
| 1-8 | 9-16 | 17-24 | 25-32 |
|---|---|---|---|
| 1110MMMM | Multicast Group | Multicast Group | Multicast Group |
| Range（224-239） |
注意：
10.0.0.0尾数为0表示该网段号（示例）10.255.255.255尾数为255表示该网段的广播地址（示例）- D类是多播地址
- E类地址是240-255，为保留地址
无类地址
网络ID，主机ID不确定，32位之内灵活调整
-
无类域间路由（CIDR）表示法：
IP/网络ID位数 -
netmask：32位二进制数
网络ID的位数，netmask对应就是1，主机ID位数，netmask对应的就是0-
可成为netmask的数字：
二进制数 十进制数 00000000 0 10000000 128 11000000 192 11100000 224 11110000 240 11111000 248 11111100 252 11111110 254 11111111 255
-
特殊地址：
-
0.0.0.0：
不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合：所有不清楚的主机和目标网络 -
255.255.255.255：
限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内（同一广播域）的所有主机 -
127.0.0.1~127.255.255.254：
本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目标地址为127.0.0.1的数据包 -
224.0.0.0~239.255.255.255：
组播地址，224.0.0.1特指所有主机；224.0.0.2特指所有路由器；224.0.0.5指OSPF路由器；地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序 -
169.254.x.x：
如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样的地址
私有IP地址
| 类 | 私有 IP 地址范围 |
|---|---|
| A | 10.0.0.0 到 10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0 到 172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0 到 192.168.255.255 |
公共IP地址
| 类 | 公共 IP 地址范围 |
|---|---|
| A | 1.0.0.0 到 9.255.255.255 11.0.0.0 到 126.255.255.255 |
| B | 128.0.0.0 到 172.15.255.255 172.32.0.0 到 191.255.255.255 |
| C | 192.0.0.0 到 192.167.255.255 192.169.0.0 到 223.255.255.255 |
IPv4地址格式：点分十进制记法
| 示例 | ||||
|---|---|---|---|---|
| IP地址是一个32位二进制数 | 10101100 | 00010000 | 10000000 | 00010001 |
| 可将此32位二进制数划分为四组8位二进制八位数，使之可读 | 10101100 | 00010000 | 10000000 | 00010001 |
| 每组二进制八位数（或字节）均可转换成十进制数 | 172 | 16 | 128 | 17 |
| 地址可使用点分十进制记法记录 | 172. | 16. | 128. | 17 |
公式：
- 网络（网段）数量=2^可变网络ID位数
- 一个网络的主机数量=2^主机ID位数-2
- 网络ID=IP地址和子网掩码netmask对位相 “与”
1） 和 "1" 相 “与” 保留原值
2） 和 "0" 相 “与” 都为 "0"
划分子网
- 将一个大网络（主机多=主机ID位数多，网络ID位数少）划分成多个小网络（主机少=主机ID位数少，网络ID位数多）
公式：
划分子网数=划分成2^N个（网络ID位向主机ID位借N位）
合并超网
- 多个小网合并成一个大网，主机ID位向网络ID位借位
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