TCP/IP协议，IPV4，IPV6，为什么国家大力倡导IPV6的发展

简单回顾一下TCP的特点

TCP是可靠性，UDP是负责效率，那么如何基于UDP实现可靠传输

本质还是考察TCP

目录

TCP/IP协议栈 

那么假如IP地址不够用怎么办呢？NAT机制 

IP地址的介绍 

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TCP/IP协议栈 

我们来简单了解一下，上面都是干什么的：

(1)四位版本号

主流IPV4,IPV6（用于工作，商用这种），其他版本也有，不过大多数是实验室用。

(2)4位首部长度，设定和TCP一样

IP报头可变长，IP报头可以带有选项，此处单位也是4字节。

(3)8位服务类型（真正只有四位是有效果的）

类似于模式/形态切换

模式：最小延时：传输一个数据包的实践尽可能的短。

            最大吞吐量：一定时间，传输的数据量尽量多。

            最高可靠性：在传输中最不易触发丢包。

            最小成本：在传输中消耗的硬件资源最低。

(4)16位总长度

IP报头+载荷长度

=总长度- IP长度->载荷长度->TCP的报文长度

TCP报文总长度- TCP报头长度->TCP载荷长度

这里的16位总长度，确实涉及64kb问题，但是IP协议，自身支持“拆包组包”机制，这里的64kb只是约束一个IP数据报。

如果携带比较长的数据，IP协议会自动把一个数据报拆成多个数据报，接收方在进行分用的时候，也会把多个数据报合并成一个数据报。

(5)16位标识，3位标志位，13位片偏移

描述了整个IP数据报，拆包组包的过程

当IP数据报需要携带比较长的数据报的时候，就在IP协议这一层触发“拆包的操作”，把一个大包拆成多个小包，多个小的IP数据报带有Ip报头，载荷是TCP数据报的几个部分

16位标识：拆出来的多个包，16位标识是相同的

13位片偏移：不同的点，前一个包偏移量更小，后一个更大，通过片偏移，就可以区分包的先后顺序。

3位标志位：其中一位是不用的，还有一位，表示是否允许拆包，在这里已经拆了，这一位都是1，剩下一位标识“结束标记”标识当前的包是否是最后一个，这一位为0表示，这是最后一个包了。

(6)八位生存时间TTL，单位是次，初始情况TTL(32/64/128次)，每过一个路由器转发，TTL就会-1，正常来说这个TTL是足够到达网络上（其实也就是地球上）任意位置，如果确实出现0，基本可以认定这个ip不可达（甚至不存在）

(7)8位协议

描述了上层传输层，使用哪种协议。

(8)16位首部校验和

校验数据是否正确的机制，只需要校验首部就可以，载荷部分，TCP/UDP人家已经自己校验过自己了。

(9)32位源地址

32位目的地址，IP协议中最重要的部分，数据报从哪里来到哪里去，其实64次是足够到达任何角落。

IP地址

网络这么多主机，要有办法描述主机的具体位置，IP地址就是解决该问题的关键

32位源IP地址：源IP地址，所谓IP地址，其实是一个32位整数（4字节）点分十进制，由于按照32位的方式表示，就会使这个数字变的很大，很难去理解记忆，一般是把IP地址，按照点分10进制表示（用三个.把32位分成4个部分，每个部分8位，每个部分是一个字节）

192.168.22.56，

32位的数据量是十分有限的，既然是弟子，原则上（是不可以重复的）

那么假如IP地址不够用怎么办呢？NAT机制 

1.动态分配IP（DHCP）：你这个设备，不用一直上网，需要上网的时候再去分配IP，不需要则先不用分配——当然这个属于是只缓解，不根治

2.NAT机制（网络地址转化）考点，要点考点

IP地址，被聪明的猿，想了个办法，把IP地址，分成两类

(1)内网IP：不同局域网内的设备，内网IP可以重复，同一个局域网内的设备，内网IP不能重复（以下三个开头比较多）

10*
172.16*-172.31*
192.168*

换句话说：在别的局域网中，也可以使用这样的IP地址，此时大量设备可以使用同样的IP了，此时IP不够用的程度，就得到了很大的改善。

但是不同情况的处理又会是怎么样的呢？

1.如果局域网内部设备进行通信，OK

2.A局域网，想和B局域网中的设备进行网络通信，这个时候咋办？（当然了，必须是最怪的那种情况，两个设备的IP相同）当前的情况是禁止这种情况，想通信要有一个带外网的IP进行中转（QQ，微信）

(2)外网IP：外网IP不能重复

局域网内部的设备访问带有外网IP的设备

像平时使用的电脑/手机，都是在局域网内部使用，他们会有一个内网IP，还有一类设备是服务器，服务器可以有外网IP。

一个路由器可以连接多个设备，让外界可以看起来这些设备都源于一个路由器，NAT机制下，意义是一个外网IP代表的不一定是一个设备，而是很多设备。

百度服务器返回响应里头也是IP数据报

该数据包会先到电信路由器，对于NAT设备，会在触发NAT的时候维护一个映射表，然后NAT设备，通过查表，把目的IP再替换回来，比如换回192.22.26.1234

同一个局域网内部，内网IP不能相同的

相对来说，真实情况：我的电脑经过自己家的路由器，会进行NAT，经过电信光猫，又有NAT，对经过的电信再进行一个NAT（相当于是那种带面具参加舞会，一个舞会带一个面具）

当今世界，是由NAT构建起来的～

缺点十分明显：1.效率不高

                          2.非常繁琐

                          3.不方便直接访问局域网内设备

优点：纯软件实现的方案，能提高IP地址的服用率，但也没有从根本解决IP不够的问题

IPV6:从根本上解决问题，IP地址不够用的问题，16字节，128位表示IP地址（什么概念，有多大？地球上的不仅仅是人，沙子都有IP），

IPV6和IPV4并不兼容，要升级IPV6，（要更换路由器设备=花钱）

为什么IPV4不用呢，要执着IPV6呢？（IPV4是由外国所垄断的，对于中国互联网来说，IPv6的规模部署是场输不起的战争。、IPv4时代，全球共有13个根服务器（主根在美国），却没有一个在中国，所以之前不少自媒体说，一旦外国切断了我们对根服务器的访问途径，我们的网络就会瘫痪）

IP地址的介绍 

IP地址分为两个部分：网络号和主机号

网络号：标识网段，保证相互连接的两个网段有不同的标识

主机号：标识主机，同一个网段内，主机之间具有相同的网络号，但必须有不同的主机号。

1.同个局域网中设备的网络号必须相同，主机号必须不同。

2.两个相邻的局域网，网络号必须相同

日常开发中，不关心IP地址咋来的，以及规则是什么，一般是“网络管理员”要操心这些事情。

(IP地址可以是手动分配的 企业网络，网络繁杂，也可以我们手动分配）

IP地址，哪个部分是网络号，哪个部分是主机号？

一部分通过子网掩码来识别

                              子网掩码 ...255.255.252.0

子网掩码和IP地址一样，也是4个字节，32位整数，左侧必须连续1，右侧必须连续的0

255.255.252.0表达起来就是
1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000

一共32位，1的范围描述了IP地址的对应哪些位是网络号～（即将前22个bit是网路号，针对该机的子网掩码）10个bit是主机号

下面的没啥用，但是笔试有可能考

          范围                         适用网络      网络数量  主机最大连接数
A类：0.0.0——127.255.255.255          大型规模网络     126      16777214
B类：128.0.0.0——191.255.255.255。    中型网络        约1600个   65534
C类：192.0.0.0-223.255.255.255       小型规模网络               254
D类：224.0.0.0——239.255.255.255
E类：240.0.0.0-247.255.255.255