第3章 IP：网际协议

3.1 引言

所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都是以IP数据报的格式传输。
注：ICMP，Internet Control Message Protocol，Internet互联网控制报文协议；IGMP，Internet Group Management Protocol，Internet组管理协议。
IP提供不可靠、无连接的数据报传送。具体如下：
（1）不可靠：unreliable,IP协议不能保证IP数据报能成功到达目的地。IP仅仅提供最好的传输。如果发生某种错误，例如某个路由器用完了缓冲区，IP通过一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，并发送ICMP消息报给信源端。
（2）无连接：connectionless，IP协议并不维护任何关于后续数据报的状态信息，每个数据报的处理相互独立---->由此可知，IP数据报可以不按发送顺序接收。例如，如果一个信源向相同的信宿发送两个数据报（先A后B），每个数据报都是独立地进行路由的选择，可能选择不同线路，因此B也有比A先到达的可能。

3.2 IP首部

普通的IP首部长为20个字节，除非有选项字段。

分析上图：
最高位在左边，记为0bit，最低位在右边，记为31bit.
（1）传输次序：big endian（大端）字节序，32bit先传0-7bit（机器是从低地址开始走，这里大端是放在低地址），其次8-15bit,然后16-23bit，最后24-31bit。

注： 大端，最低地址存放最高有效字节； 小端，最低地址存放最低有效字节。
网络字节序：TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输都要求以big endian字节序。
所以，其他形式存储二进制整数，例如little endian，都必须传输数据之前，将首部转换成网络字节序。

（2）目前协议版本号是4，因此IP有时称为IPv4。首部长度：首部占32bit字的数目，包括任何选项。因为首部长度为4bit，因此首部最长为60字节（32bit*15/8bit=60B)。
（3）服务类型（TOS，type of service）字段共8bit，包括3bit的优先权子字段（现在已被忽略）、4bit的TOS子字段、1bit的未用位（必须置0）。其中4bit的TOS分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最小费用。4bit中只能置其中1bit，如果所有4bit都为0，则表示一般服务。

上图简要分析：
Telnet（远程登录）和Relogin（切换用户）：要求最小的时延，主要用来传输少量的交互数据；FTP（文件传输）：要求最大的吞吐量；SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）：要求最高可靠性；NNTP(useNet News Transfer Protocol，用户网络新闻）：要求最小费用。
补充：SLIP，Serial Line Internet Protocol, 串行线路接口协议：一般提供基于服务类型（TOS）的排队方法，允许对交互通信数据在处理大数据块之前进行处理（交互数据要求最小时延，所以提前）。大多数的实现都不使用TOS字段，因此排队机制由SLIP自行判断和处理：驱动程序先查看协议字段（确定是否是一个TCP段），然后检查TCP信源和信宿的端口号，从而判断是否是一个交互服务。