第三章 IP :网际协议
IP协议提供不可靠，无连接的数据报传送服务。
不可靠：不保证IP数据报成功到达目的地。
无连接：IP不维护后续数据报的状态信息（不一定按序发送和接收）。
IP首部
IP首部一般为20个字节，除非包含选项字段。
版本：IPv4或IPv6
首部长度：首部的长度，以4 byte为单位，包含选项字段。该字段共4 bit，因此IP首部最长为60 Byte，且必须为4 Byte的倍数
服务类型：
总长度：整个IP数据报的长度，以byte为单位。该字段共16 bit，所以IP数据报最长为2^16 byte
标识：唯一标识主机发送的每一份数据报
TTL：Time-To-Live，数据报可以经过的最多路由数，一旦经过一个处理它的路由器，它的值减1，当为0时，数据报就被丢弃，并发送ICMP报文通知 源主机。
协议：识别是哪个协议向IP协议传送数据，包括TCP，UDP，ICMP，IGMP……
首部检验和：根据IP首部计算的检验和码（将该字段置0，对首部中每16bit进行二进制反码求和，结果存在该字段；接收方收到后对首部中没16bit进行二进制反码求和，若结果全为全1，则正确）（注意是对IP首部进行检验，而不是IP首部+IP数据，而UDP的检验和是针对UDP首部+UDP数据）（但是为什么要反码？）
IP地址：32bit，记录格式一般为点分十进制（e.g. 192.168.1.1）
为什么要用反码求和而不是原码求和来检验首部和？
1）首先，我们要明确反码求和和原码求和的区别，反码求和溢出时，即最高位有进位，则将该进位加到最低位上；而原码求和则是丢弃该进位。
2）其次，明确Big Endian字节序和Little Endian字节序：
TCP/IP网络传输时，先传0-7bit，其次8-15bit，然后16-23bit，最后24-31bit（从小到大），这叫网络字节序，也叫Big Endian字节序。
Big Endian字节序：最高字节在地址最低位，最低字节在地址最高位
Little Endian字节序：反之
比如将 0x1234 存入 0x0000 开始的内存
Memery Big Endian Little Endian
0x0000 0x12 0x34
0x0001 0x34 0x12
3）那么，使用反码求和就可以不依赖系统是Big Endian字节序还是Little Endian字节序，而原码求和会受到字节序的影响。
4）最后，举个例子就明白了。
原码：
10000000 00000000
+10000010 00000000
=00000010 00000000
原码，使用另一种字节序：
00000000 10000000
+00000000 10000010
=00000001 00000010
反码：
01111111 11111111
+01111101 11111111
=11111101 11111111
反码，使用另一种字节序：
11111111 01111111
+11111111 01111101
=11111111 11111101
可以看到，反码求和，改变了字节序，结果相同，只是字节顺序相应地也交换了；而原码的结果就不同了。
IP路由选择
IP从TCP，UDP，ICMP和IGMP接收数据报(即本地生成的数据)并进行发送，或者从一个网络接口接收数据进行转发或接收。
1）当数据来自TCP，UDP，ICMP和IGMP（从上传递下来的）：
传递给链路层
2）当数据报来自网络接口（从下传递上来的）：
（1）IP首先判断IP地址是否为本地地址或者广播地址，如果是就送到首部协议段所指定的协议模块进行处理（继续向上传递）
（2）如果不满足这些地址，且IP层设置为了路由功能，那么就对数据报进行转发，否则数据报被丢弃
那么，什么叫IP的路由功能呢？有了路由功能怎么对数据报进行转发呢？
当收到一个IP数据报的时候，IP并不知道该数据报达到最终目的的完整路径，所有的IP路由选择只为数据报提供下一站路由器的IP地址，IP的路由选择功能为：
1）搜索路由表，寻找目的IP地址（网络号+主机号），找到则发给该行记录的下一个路由器
2）若1）失败，则继续搜索路由表，寻找目的IP地址的所在网络号，找到则发给该行记录的下一个路由器
3）若2）失败，则继续搜索路由表，寻找叫做“默认”的那行记录，找到则发给该行记录的下一个路由器
4）若3）失败，则该数据报就不能被传送
子网掩码
IP地址=网络号+子网号+主机号
子网掩码即与IP地址对应的网络号和子网号为1，主机号为0的32个bit
子网的划分缩减了路由表的规模：
为了到达IP地址为140.252.*.*的主机，路由表现在只需记录到达子网络140.252的下一跳，而不需要记录该子网下的所有主机的下一跳。
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