目录

1. IP协议

1.1 协议头格式

 1.1.1 报头内容的详细理解

1.2 分片

分片是什么？

如何做到分片？

1.2.1 关于分片的认识

1.2.2 分片的具体过程

 1.2.3 分片的坏处

1.3网段划分   

1.3.1 CIDR （网络掩码）划分

1. IP协议

概念：IP层帮我们解决的是，从A主机送到B主机的能力。

1.1 协议头格式

 先解决两个问题，如何封装和解包？

报头的长度是固定的，而且有自描述字段（4位首部长度）。

有效载荷=16位总长度-首部长度*4

如何交付？

 在报头中有8位协议，可以用来表示这个数据是根据TCP协议还是UDP协议来的。在接收端向上交付的时候也需要保持一致。

 1.1.1 报头内容的详细理解

 4位版本号：

指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4.

4位头部长度：

和TCP中的4位头部长度作用完全一样。表示带上选项的报头长度。可以表示0-15的数字，报头的长度最小20，最大60。

8位服务类型：

3位优先权字段(已经弃用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0). 4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个。

16位总长度:

IP数据报整体占多少个字节。

8位生存时间：

数据报到达目的地的最大报文跳数，一般是64，每次经过一个路由，该值就会--，如果一直减到0还没有到达目的地。该数据报就会被丢弃。设置的目的是为了防止出现路由循环（成环了）。

16位头部校验和:

使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏.

32位源地址和32位目标地址:

表示发送端和接收端。

1.2 分片

在上述中我们没有介绍 16位标识 3位标志 和13位片偏移。这是因为这三个数据的评判与下一层链路层有关。链路层由于物理特征的原因，一般无法发送太大的数据，其具有一次可以转化到网络的报文大小的限制（默认是1500字节）。

如果网络层想要转发一个3000字节数据，就需要对数据进行分片。

分片是什么？

将一个比较大的IP报文，拆分成多个小的、满足条件的报文。这个行为是网络层做的，接收端在向上交付时，也需要将这些分片好的数据做组装。这样才可以保证无论收到时，还是发出时都是完整的数据，让其它层感觉不到这个行为。

如何做到分片？

16位标识

主机发送的报文彼此都不相同。但IP报文在数据链路层如果被分片了, 那么每一个片里面的这个id都是相同的。

3位标识符
第一位是保留位，还没想好怎么用。

第二位为1标识该IP报文禁止分片。如果链路层发送不了这个数据，就会丢弃！

第三位“表示更多分片”，如果分片了的话，除最后一个分片该位为0，其他分片该位为1.

13位片偏移

分片在原始数据中的偏移量。

1.2.1 关于分片的认识

一、分片行为不是主流。一般而言网络层不会进行数据分片。

二、可以根据16位的标识，区分不同的报文。

三、其必须具有识别报文是否被分片的能力

如果一个数据没有分片，它的特征是：

更多分片标志位为0，并且13位片偏移为0。

如果当前数据就是最后一个分片，他的特征是：

13位片偏移一定不为0。

四、具有识别出来哪些分片是开始，中间或者结尾

开始分片：更多分片标记为1，片偏移为0。

中间分片：更多分片标记为1，片偏移不为0。

结尾分片：更多分片标记为0，片偏移不为0。

五、具有异常处理的能力

如果任何一个分片丢失，都会导致组装失败。必须被识别出来。

中间报文有多个，如何保证收全了？

根据偏移量进行升序排序，结合偏移量+自身大小=下一个报文的偏移量。依次扫描整个报文！

1.2.2 分片的具体过程

首先回答一个问题，如果我们想用上述提到的异常处理的方式，分片之后，每个分片的IP报文是否具有自己的独立的报文？

是的。为了支持未来的组装，每一个分片都必须有自己的独立的报文。

 1.2.3 分片的坏处

在网络层进行分片和组装的过程，上层（传输层和）应用层是不知道的。而在数据传输过程中，丢包是有概率的，分片增加了丢包概率。

1.3网段划分   

首先先对网络号和主机号有一个大致的了解

IP地址分为两个部分，网络号和主机号。

网络号：保证互相连接的两个网段具有不同的标识。

主机号：同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号。

举个例子：学号 || 身份证号

学号当中，有好几个部分，比如年级，专业，...，班级中的学号组成。

这些帮助限制范围的称为网络号。因为年级不同或者专业不同这些数字是不一样的。即互相连接的两个网段具有不同的标识。

而范围缩小到了一个范围，就只剩下了一个确认的过程。

即在这个班级里面，我的学号是39。所以可以通过这个数字来找到该学生。这个数字就称为主机号，在同一个班级里面没有人会和我的这两位数字相同，即主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号。

所以网络号表征的是不同区域，网络号在不同的查找过程中是不断变大（数值上），并且收敛的（缩小范围）。

1.3.1 CIDR （网络掩码）划分

网段划分

通过合理设置主机号和网络号，就可以保证在相互连接的网络中，每台主机的IP地址都不相同。

为什么要进行网络划分呢？1.便于定位。2.提高查找效率

网络掩码

引入一个额外的子网掩码来区分网络号和主机号

子网掩码是一个32位的正整数，通常用一串“0”来结尾。将IP地址和子网掩码进行按位与操作，得到的结果就是网络号。

好处是可以给不同的路由配置不同位数的子网掩码，就可以看到不同的网络号！

因为不同的路由器一定要至少连接两个网络。每一个网络的网络号可能是不同的。所以每个路由器都要给自己直接连接的网络配置对应的子网掩码。

IP地址与子网掩码做与运算可以得到网络号, 主机号从全0到全1就是子网的地址范围。