简述IP协议

ゝ一世哀愁。 2022-06-18 02:08 238阅读 0赞

# 一、IP协议是什么 #

之前我们讲过，协议是计算机之间通过网络交流的“语言”。只有使用同样的语言才可以进行交流沟通。IP协议是互联网的协议。相当于OSI参考模型的第三层——网络层。

# 二、网络层与数据链路层的关系 #

数据链路层提供的是两个直连的设备之间通信的功能。网络层的IP负责在两个没有直连的网络之间进行通信传输，也就是发送端到最终接收端的通信传输。那么为什么要设置这样的两层呢？它们之间的关系是什么呢？  
这里我举一个具体的例子：想象你现在要出门旅行，假设你现在从北京的家里出发，到九寨沟订好的酒店里。首先你需要出家门坐地铁到首都机场，然后坐飞机到黄龙机场，接着要坐大巴到你所订好的酒店下榻。这里从你家到酒店的行程表就相当于网络层。你家的位置就是IP的源地址，酒店位置就是IP的目的地址。而这里你的地铁票、机票、大巴车票就相当于数据链路层的每个数据链路。实际上，你需要从家里到酒店下榻，不论是行程表还是各种票都是必须的。  
假设你只有行程表那你就没办法到达目的地，假设你只有车票、机票，没有行程表你也是漫无目的到达不了目的地。  
对应于网络中是同样的，网络层与数据链路层缺一不可。而且它们之间是协同的关系。

# 三、IP是面向无连接的 #

IP协议规定在发送包之前是不需要建立与对端目标地址之间的连接的。上层如果需要有发送给IP的数据，那么将会直接发出。这样就会存在一个可靠性的问题。为了提高可靠性，上一层的TCP协议采用的是面向有连接的方式。

# 四、IPv4地址 #

IPv4地址共由32bit组成。分为4部分，每部分为8bit。可以由二进制表示，如：10101100.00010100.00001001.00000001。也可以由十进制表示，如：192.168.1.103。通过对位数的计算，可以知道IPv4最多支持43亿左右台计算机接入互联网。

# 五、网络地址与主机地址 #

IP地址分为网络地址与主机地址两部分。网络地址用于标识计算机所在的网段，主机地址用于标识计算机所在网段中的位置。所以，在同一网段中的计算机的网络地址是相同的。而且在同一网段中两个不同计算机的主机地址一定是不同的。

# 六、IPv4地址的分类 #

IPv4地址分为四个类别：  
A类：以“0”开头的地址，前8位是其网络标识。该网段可容纳16777214个主机。  
B类：以“10”开头的地址，前16位是其网络标识。该网段可容纳65534个主机。  
C类：以“110”开头的地址，前24位是其网络标识。该网段可容纳254个主机。  
D类：以“1110”开头，32位都是网络标识，它没有主机标识。用于多播。

# 七、全局地址与私有地址 #

随着世界上接入互联网的主机数量越来越多，IPv4显然是不够用的。这时，我们并不必将每一台计算机都分配一个IP地址。而只需给接入互联网的计算机分配IP地址，其余的计算机只需要保证其在所在的网段中是唯一的地址就行。前者属于全局地址，后者属于私有地址。全局地址与私有地址之间的转换借助于NAT技术。

# 八、IPv4首部 #

通过IP进行通信时，需要在数据的前面加入IP首部信息。下面对IPv4的首部信息进行简单的介绍：  
版本（4bit）：IP的版本信息  
首部长度（4bit）：首部的长度，单位为4字节，对于没有可选项的首部，长度为5  
区分服务（8bit）：表明服务质量  
总长度（16bit）：首部加数据的总长度  
标识（16bit）：用于分片重组。同一个分片标识相同  
标志（3bit）：表示包被分片的相关信息  
片偏移（13bit）：表示每个分段相对于原始数据的相对位置  
生存时间（8bit）：表示可以中转多少个路由器，超过之后则会被丢包  
协议（8bit）：表示上层协议编号  
首部校验和（16bit）：校验数据包首部来确保IP数据包不被破坏  
源地址（32bit）：发送端IP地址  
目的地址（32bit）：接收端IP地址  
可选项：在实验或诊断时使用，长度可变  
填充：在有可选项的情况下填充0，调整为4字节的整数倍