TCP/IP五层模型相关协议（IP和MAC）_tcp和ip和mac-优快云博客

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网络层IP协议

协议头格式（了解）

4位版本号(version): 指定IP协议的版本。对于IPv4就是4
4位头部长度: IP头部的长度是多少个32bit，也就是 length * 4 的字节数.。4bit表示最大的数字是15，因此IP头部最大长度是60字节
8位服务类型: 3位优先权字段(已弃用)，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（应用层协议需要不同的安全、效率需求，此时可以通过设置服务类型来满足）. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于 ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要
16位总长度: IP数据报整体占多少个字节
16位标识(id)--（与数据链路层MTU相关）: 唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个id 都是相同的.
3位标志字段--（与数据链路层MTU相关）: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分片了的话, 最后一个分片置为1, 其他是0. 类似于一个结束标记.
13位分片偏移--（与数据链路层MTU相关，这三个字段的目的是基于MTU拆分为多个数据报之后，接收端分用到网络之前，需要先还原再分用）: 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的. 因此, 除了最后一个报文之外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了).
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, TTL -= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了，这个字段主要是用来防止出现路由循环
8位协议: 表示上层协议的类型
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（IP地址）
选项字段(不定长, 最多40字节)

MTU

封装后的数据报超长，需要拆分为多个数据报发送

网段划分

格式：XXX.XXX.XXX.XXX

四个部分组成，每个部分的范围为0-255
网络号：前三个部分组成（标识网段）
主机号：最后一个部分（标识主机）

网络号相同处于同一个网段主机号标识唯一主机
局域网内（局域IP）：网段唯一，同一个网段主机唯一
公网（公网IP）：公网IP唯一

【注】不同的子网其实就是把网络号相同的主机放到一起

【注】如果在子网中新增一台主机 , 则这台主机的网络号和这个子网的网络号一致 , 但是主机号必须不能和子网中的其他主机重复

IP地址的分类

其中私有IP地址：

A类：10.*，前8位是网络号
B类：172.16.----172.31.,前12位是网络号
C类: 192.168.*，前16位是网络号

但是随着 Internet 的飞速发展，这种划分方案的局限性很快显现出来，大多数组织都申请 B 类网络地址 , 导致 B类地址很快就分配完了, 而 A类却浪费了大量地址，于是提出了新的划分方案---- CIDR

引入子网掩码来区分网络号和主机号
子网掩码也是一个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，主机号从全0到全1就是子网的地址范围
网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类还是C类无关

IP地址和子网掩码表示方法：140.252.20.68/24，表示IP地址为140.252.20.68, 子网掩码的高24位是1，也就是255.255.255.0，网络号即为140.252.20.0

特殊的IP地址

将IP地址中的主机地址全部设为0, 就成为了网络号, 代表这个局域网
将IP地址中的主机地址全部设为1, 就成为了广播地址, 用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包
127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试，通常是127.0.0.1