TPC/IP协议中与IP相关的知识点简介

TPC/IP协议中与IP相关的知识点简介

简介

TCP/IP参考模型作为实现网络连接性和互操作性的关键，它使得网络上不同的计算机具有互操作能力，并且在较差的网络环境下可维持主机之间的连接

其协议结构分为应用层、传输层、网络互连层、网络接口层，其中IP网络层的主要功能时负责将数据报送到目的主机，包含了IP、ICMP、ARP、RARP协议

其中IP协议（Internet Protocol）是IP网络互连层的重要协议，它将要传送的报文封装成包，每个数据包独立地传向目标，然后在目的地按发送的顺序重新组合。

正文

一个IP数据报由报头和正文部分组成，报头包括源目标IP地址、目的IP地址、报头长度、服务类型、报头校验等数据。IP协议不保证服务的可靠性，在主机资源不足的情况下，它可能丢弃某些数据报，同时IP协议也不检查被数据链路层丢失或遗弃的报文，数据报在传输过程中可能需要经过不同的网络，IP协议提供了寻找路由的功能

IP地址就是给每个连接在因特网上的主机分配一个在全世界内唯一的32bit的地址，IPv4就是对于IP协议的第4个版本，IP地址使得IP数据报在因特网上方便地寻址，其过程是：先按IP地址的网络号Net-id把网络找到，再按主机号Host-id在网络内把主机找到，所以IP地址表明了因特网上的计算机所处的网络号和计算机在所处网络中的具体编号。

IP地址分为A到E类，国际上流行A类、B类和C类，地址的最前端是地址类别的标识号，下面接着是网络号字段和主机号字段

• A类地址用于大型网络，由国际网络中心来分配，范围为
  0.0.0.0-127.255.255.255
• B类地址用于各地区的网管中心，由欧洲、北美和亚太三大区网络信息中心负责分配，范围为
  128.0.0.0-191.255.255.255
• C类地址用于校园网或企业网，由国家或地区网络信息中心负责分配，范围为
  192.0.0.0-223.255.255.255
• D类地址为组播地址，E类地址保留

常将32bit地址中每8bit用其等效十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点，即点分十进制记法

IP地址与物理地址不同，IP地址放在IP数据报的首部，硬件地址放在MAC帧的首部，IP网络互连层及以上使用IP地址，在OSI模型的数据链路层或TCP/IP模型的网络接口层及以下则使用硬件地址，在IP网络抽象的互联网上，看到的是IP数据报，在具体的物理网络的链路层看到的是MAC帧

为了增加可用的IP地址数目和提高网络地址的利用率，在IP地址中又增加了一个子网号字段，其长度由本单位根据情况确定，用子掩码来区分子网号与主机号的分界线，子网掩码由一串1和一串0组成，1对应于网络号和子网络字段，0对应于主机号字段

若一个单位不进行子网划分，则其子网掩码即为默认值，子网掩码1的长度等于网络号的长度，因此

• ABC类IP地址对应的子网掩码默认值分别为
• A：255.0.0.0，B：255.255.0.0，C：255.255.255.0

将IP地址与屏蔽码相与，可得到IP地址的子网号，子网号相同则属于同一网段，不同则属于不同网段

由于IP地址不能直接用来通信，所以又存在两类地址转换，一类为IP地址与硬件地址之间的转换，由ARP和RARP协议完成，另一类是主机名字与IP地址之间的转换，由DNS完成

随着因特网的发展，IPv4出现了地址枯竭、网络号码匮乏和路由表急剧膨胀3大问题，同时它由于分组转发速率慢、时延大等特点，不适用于传输语音和视频等实时性业务，于是IETF提出了IPv6协议

不同于IPv4的32bit地址空间，IPv6具有128bit的地址长度，并使用了全新的数据报格式，简化了报头格式，字段只有8个，加快了报文的分组转发，提高了吞吐量，提高了安全性，例如身份认证和隐私权，允许对网络资源的预分配和允许协议继续演变，并增加了新的功能，IPv6通常写作8组，每组为4个十六进制数的形式，例如FE80:4a2c:a0ff:fe50:c1bb:2001:00C2:0002

现阶段处于IPv4和IPv6共存的时期，即一台主机同时支持IPv4和IPv6两种协议，使得该主机技能与IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6的主机通信，该方式称为双协议栈技术；另外路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4，IPv4分组的源地址和目的地址分别是IPv4骨干网入口和出口的IPv4地址，在IPv4骨干网的出口处再将IPv6分组取出转发给目的站点，该方式称为隧道技术；还可以在两种网络的边界，比如路由器等网络设备上进行量汇总协议的转换及翻译，该方式称为协议转换。以上三种技术为目前主要用于使IPv6与IPv4互通的技术