TCP/IP 3.IP网际协议

介绍

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 报格式传输
不可靠（ unreliable）的意思是它不能保证 IP数据报能成功地到达目的地。 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（ connectionless）这个术语的意思是 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。

IP首部

普通的 IP首部长为 20个字节，除非含有选项字段。

分析图3 - 1中的首部。最高位在左边，记为0 bit；最低位在右边，记为31 bit。    
4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是 0～7 bit，其次8～15 bit，然后1 6～23 bit， 最后是24~31 bit。这种传输次序称作big endian字节序。由于T C P / I P首部中所有的二进制整数 在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。以其他形式存储二进制整数 的机器，如little endian格式，则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。
首部长度指的是首部占 32 bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个 4比特字段，因此 首部最长为6 0个字节。
 T T L（t i m e - t o - l i v e）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。

最后一个字段是任选项，是数据报中的一个可变长的可选信息。目前，这些任选项定义 如下：

• 安全和处理限制（用于军事领域，详细内容参见 RFC 1108[Kent 1991]）
• 记录路径（让每个路由器都记下它的 I P地址）
• 时间戳（让每个路由器都记下它的 I P地址和时间）
• 宽松的源站选路（为数据报指定一系列必须经过的 I P地址）
• 严格的源站选路（与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能 经过其他的地址）。

IP路由选择

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I P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。
I P可以从T C P、U D P、I C M P和I G M P接收数据报（即在本地生成的数据 报）并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报（待转发的数据报）并进行发送。 I P层在 内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报 来自某个网络接口时，I P首先检查目的I P地址是否为本机的I P地址之一或者I P广播地址。
路由表中的每一项都包含下面这些信息：
• 目的I P地址。它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表目中的标 志字段来指定
• 下一站（或下一跳）路由器（ next-hop router）的I P地址，或者有直接连接的网络 I P地 址。下一站路由器是指一个在直接相连网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下 一站路由器不是最终的目的，但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。
• 标志。其中一个标志指明目的 I P地址是网络地址还是主机地址，另一个标志指明下一 站路由器是否为真正的下一站路由器，还是一个直接相连的接口。
• 为数据报的传输指定一个网络接口
I P路由选择主要完成以下这些功能：
1) 搜索路由表，寻找能与目的 I P地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果 找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标 志字段的值）。
2) 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目 指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。目的网络上的所 有主机都可以通过这个表目来处置。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这种表 目进行寻径的。 这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。关于这一点我们在下一节中进行 讨论。
3) 搜索路由表，寻找标为“默认（ d e f a u l t）”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目 指定的下一站路由器

子网掩码

给定I P地址和子网掩码以后，主机就可以确定 I P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 I P地址，那么就知道 它是否为A类、B类或C类地址(从I P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。