学习笔记：《TCP/IP详解 卷1》IP（一）

IP：网际协议

IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据包格式传输。
* 不可靠：不能保证IP数据报能成功到达目的地，IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。
* 无连接：IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理都是相互独立的。这也说明，IP数据报可以不按发送顺序接收。 如 果 一 信 源 向相同的信宿发送两个连续的数据报(先是 A，然后是B)，每个数据报都是独立地进行路由选择，可能选择不同的路线，因此 B可能在 A到达之前先到达。

2 IP首部

* 首部长度指的是首部占 32 bit字的数目，包括任何选项。
* 服务类型(TOS)字段包括一个3bit的优先权子字段(现在已被忽略)，4bit的TOS子字段和 1bit未用位但必须置0。4bit的TOS分别代表:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。

* 总字节长度是整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。
* 标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加 1。
* TTL(time-to-live)生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。
* 协议字段
* 首部检验和字段是根据IP首部计算的检验和码，不对首部后面的数据进行计算。ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。

3 IP路由选择

从概念上说，IP路由选择是简单的，特别对于主机来说。如果目的主机与源主机直接相连(如点对点链路)或都在一个共享网络上(以太网或令牌环网)，那么IP数据报就直接送到目的主机上。否则，主机把数据报发往一默认的路由器上，由路由器来转发该数据报。大多数的主机都是采用这种简单机制。

4 子网寻址

• 子网编址：把主机号再分成一个子网号和一个主机号。
  子网对外部路由器来说隐藏了内部网络组织(一个校园或公司内部)的细节。
  子网对于子网内部的路由器是不透明的。

5 子网掩码

给定IP地址和子网掩码以后，主机就可以确定IP数据报的目的是:
(1)本子网上的主机;
(2)本网络中其他子网中的主机;
(3)其他网络上的主机。
如果知道本机的IP地址，那么就知道它是否为A类、B类或C类地址(从IP地址的高位可以得知)，也就知道网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。

6 特殊情况的IP地址

在这个图中，0 表示所有的比特位全为0;-1表示所有的比特位全为1;netid、subnetid和hostid分别表示不为全0或全1的对应字段。子网号栏为空表示该地址没有进行子网划分。
我们把这个表分成三个部分。表的头两项是特殊的源地址，中间项是特殊的环回地址，最后四项是广播地址。
表中的头两项，网络号为0，如主机使用BOOTP协议确定本机IP地址时只能作为初始化过程中的源地址出现。