TCP/IP-卷1-笔记-第三章-IP：网际协议-上

3.1 引言

所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP提供的是不可靠、无连接的数据报传送服务。
不可靠：是它不能保证IP数据报能成功到达目的地，IP仅提供尽力而为的传输服务。如果发生某种错误，则直接把数据报丢弃，然后发生ICMP消息报给信源。
无连接：是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。也说明IP数据报可以不按发送顺序接收。

3.2 IP首部

4位版本  4位首部长度     8位服务类型            16位总长度（字节数）      （0~31，有32位）
              16位标识                         3位标志              13位片偏移
8位生存时间（TTL）      8位协议                  16位首部检验和
                                        32位源IP地址
                                       32位目的IP地址  
                                             选项
                                             数据 

前5行为IP首部，占20字节。最高位左边，从0bit开始，最低位右边31bit。
4个字节的32bit，每次8bit的次序传输成为big endian字节序，或网络字节序。
4位版本：指协议版本，通常为IPV4
首部长度：指首部占32bit字的数目，是4比特字段，所以首部最长为60个字节。2的4次方*32/8=64
服务类型TOS：3bit优先权子字段，4bitTOS子字段，1bit未用位必须置0。4bitTOS代表：最小时延，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。4bit只能置其中一个为1。如果全0则为一般服务。telnet和rlogin两个交互应用要求最小的传输时延。FTP则要求有最大吞吐量。最高可靠性被指明给网络管理SNMP和路由选择协议。用户网络新闻是唯一要求最小费用的应用。
总长度字段：指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用总长度字段和首部长度字段就可以知道IP数据报中的数据内容的起始位置和长度。由于有16位长，所以IP数据报最长可以有65535字节，但通常链路层都会对其进行分片，而且主机要求不接受超过576字节的数据报。这样限制不影响TCP，但是虽然使用UDP的应用都限制用户数据报长度为512，但是实际上都允许超过8192字节的IP数据报。总长度字段很重要，以太网的最小帧长度要求为46字节，若IP数据报更短，则需要进行字节填充才能传输。
TTL：生存时间，初始值通常为32或64，一旦经过一个处理它的路由器，数值就减1。值为0则被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。
首部检验和字段：它不对首部后面的数据进行计算。原理：把检验和字段置0。然后把首部中每个16bit进行二进制反码求和，结果存在检验和字段中。接收方收到后，同样对首部进行反码求和，由于检验和字段的内容是其他首部内容的反码和，所以求和答案为全1，结果不是全1则为有错误。IP就丢弃数据报，但不产生差错报文，由上层去发现丢失的数据报进行重传。ICMP,IGMP,UDP和TCP都采用相同的检验和算法。

3.3 IP路由选择

算法很简单：若目的主机与源主机直接相连（如点对点）或同一个共享网络上（以太网），那么IP数据报直接送到目的主机，否则主机把数据报发送到默认路由上。
IP层既可以设置成路由器功能，也可以配置主机功能。本质区别在于从不把数据报从一个接口转发到另一个接口，而路由器则要转发数据报。
IP从TCP,UDP,ICMP,IGMP或从一个网络接口接收数据报并进行发送，IP层内存中有一个路由表，接收到数据报后对表进行搜索，IP是否为表中的某一IP地址或广播地址，如果有，则根据IP首部的协议字段送到该地址进行处理。如果没有则根据IP路由选择搜索相同的网络号，也没有则发送到默认路由，如果默认路由选错了，则下一跳路由器会发送ICMP重定向报文。注意，如果IP层没设置为路由器功能，则数据报会被丢弃，并返回一个“主机不可达”错误。