IP地址：网络层的介绍

我们花费很大的篇幅讲解了应用层的TCP和UDP协议。现在我们进入到网络层的学习，重点要学习的就是IP协议。

对于IP协议来说，重要的有IPv4和IPv6协议，我们重点介绍IPv4协议。

IP报头

4位版本：

此处的取值只有4和6，代表着是IPv4还是IPv6协议。具体的关于IP版本的知识可以看： 【电子监听、全国断网，棱镜门背后，中国如何从末路狂奔到世界之巅】https://www.bilibili.com/video/BV1i14y157YV/?share_source=copy_web&vd_source=f44a1aec9bd3f4b80728fab35b04d675

4位首部长度：

描述了IP报头多长。同时在选项部分，也会有相关的参数，可以使其变长。此处的长度是4字节。

8位服务类型（TOS）

虽然说是8位，但是其实只有4位有效。这4位中只有1位可以是1，其他的都是0.4位就表示IP协议的四种工作形态/模式，分别为：

最小延时、最大吞吐量、最高可靠性、最小成本。

16位总长度（字节数）

描述了一个IP数据报的长度（IP报头+载荷）。同时16位总长度意味着一个IP数据报最大就只能支持64KB，但是一个IP数据报携带的数据载荷太长了，超过了64KB，就会在网络层针对数据进行拆分，把一个数据拆分成多个IP数据报，再分别发送，接收方再重新拼装。

虽然说是64KB，但是IP协议不一定就按照64KB为单位进行拆分，实际的单位往往更小。

16位标识

和上一条有关，同一个数据拆分成的多个包标识是一样的。

3位标志

这是结束标志。

13位位偏移

表示了多个包的先后顺序。这几个字段都是辅助拆包、组包提供的。

8位生存时间（TTL）

一个数据报在网络上能够传输的最大时间。这个时间的单位不是秒而是次数。一个数据报构造出来，会有一个初始的TTL数值，比如32或者64，这个数据报每次经过一个路由器转发后TTL-1，如果一只减到了0还没到达目标就会认为这个包此时永远也到不了，就可以丢弃了。

8位协议：

描述了当前的载荷部分是属于TCP还是UDP协议。

16位首部校验和：

此处只需要对首部进行校验，载荷部分自身已经校验过了。

32位源IP地址、32位目的IP地址：

这是IP协议最重要的部分。此处看到的IP地址是32位的整数，但是我们日常生活中看到的IP地址是一串数字，比如192.168.1.1。这是通过点分十进制把32位的整数转换成4个部分，每个部分分别使用0-255十进制整数表示。这就引出接下来的地址管理。

地址管理

诞生之初IP协议想要的是全球每个上网设备都能够有一个IP地址，但是32位数字只能表示42亿9000万个数字，为了解决IP地址不够用的问题，想了很多办法：

1.动态分配IP地址

2.NAT网络地址转化：本质是用一个IP代替一批设备。

在NAT背景下，把IP地址分成了两个类，内网（私有IP）（10.* ; 172.16.*-172.31.* ; 192.168.*）和公网（公网IP）

NAT要求，公网IP是唯一的，私网IP可以在不同的局域网中重复出现的，如果某个私网里的设备想访问公网的设备，就需要对应的NAT设备（路由器），把IP地址进行映射，从而完成网络访问。

这些接入运营商路由器的电脑，去访问外部服务器都会被路由器替换成路由器自己的外网IP。我的IP经过运营商路由器之后，会把我的源IP改了。

NAT能够有效的解决IP不够用的问题，但是副作用就是网络环境更加复杂了。

WAN，指的是广域网。LAN，指的是局域网。

网络号：标识网段，保证相互连接的两个网段具有不同的标识。

主机号：标识主机，同一网段内，主机之间具有相同的网络号。

192.168.0.10  这是一个常见的设定，网络号是192.168.0，主机号就是10

并且当前局域网下的设备，网络号都是192.168.0

一个典型的局域网环境：

每个路由器都有两个IP分别属于不同的网段，分为WAN（广域网）和LAN（局域网）。相邻的局域网，网络号是不能相同的。

但是一个IP地址，前面从哪里到哪里是网络号？后面从哪里到哪里是主机号？

子网掩码

子网掩码表明一台主机所在的子网与其他子网的关系。

网络号不一定就是前三个字节，简单的说就是子网掩码255的部分就是网络号。