网络层（2）IPv4协议 笔记

IP数据报

Internet网络是典型的数据报网络，路由器网络设备通过运行一些路由协议和运行路由算法计算路径信息。算出来的信息存储到转发表，共转发和处理数据分组的时候使用。
ip协议在处理时难免会出现差错，把差错信息传给路由器或主机，则需要ICMP协议

IP数据报（分组）格式
首部分为固定部分（不变的），可变部分（长度不确定）
版本号给出IP协议的版本，占用4个比特
首部长度占用4个比特，能给出的最大数是15.以4字节为单位
服务类型（TOS）字段占8位：指示期望获得哪种类型的服务，区别对待不同的IP数据报。只有在网络提供区分服务（DiffServ）时使用，一般情况不实用，通常IP分组的该字段的值为00H
总长度字段占16位LIP分组的总字节数（首部+数据）最大IP分组总长度：65535B
生存时间（TTL）字段占8位：IP分组在网络中可以通过的路由器数（或跳步数）路由器转发一次分组：TTL减1.如果TTL=0，路由器丢弃该分组。会发送一个ICMP报文
协议字段占8位：指示IP分组封装的是哪个协议的数据包，可以实现复用/分解
首部校验和字段占16位：实现对IP分组首部的差错检测，计算校验和时，该字段置全0，采用反码算数运算求和，和的反码作为首部校验和字段。逐跳校验，逐跳计算。
源IP地址，目的IP地址字段各占32位，分别标识 发送分组的目的主机/路由器（网络接口）的IP地址
选项字段占长度可变，范围在1-40B之间：携带安全，源选路径，时间戳和路有记录等内容。实际上很少被使用
填充字段占长度可变，范围在0-3B之间，目的是补齐整个首部，符合32位对齐，即保证首部长度是4字节的倍数

IP数据报分片

最大传输单元（MTU），不同的链路的数据帧可以封装数据的上限成为链路的最大传输单元
IP分片与重组

路由器只管分，不管装。IP分片重组需要片与片之间的信息
标识（ID）：16个比特用来标识一个IP分组。IP协议利用一个计时器，每产生IP分组加1，作为该IP分组的标识
标志位字段占3位：DF（禁止分片）MF（更多分片）
片偏移字段占13位：一个IP分组分片封装原IP分组数据的相对偏移量。说明的是封装的哪一个数据分片片偏移字段以8字节为单位
IP分片过程

IP编址

IP分组：从哪儿来（源地址）SA 到哪儿去（目的地址）DA
IP数据报是从主机接口发出来的
接口（interface）：主机/路由器与物理链路的连接，实现网络层功能，路由器通常有多个接口，端系统（主机）要实现5层功能所有功能通常只有一个或两个接口（如优先的以太网接口，无线的802.11接口）

IP地址：32比特（IPV4）编号标识主机，路由器的接口，每个8比特转换为十进制，用点练起来，点分十进制。
IP地址与每个接口关联
怎样为接口分配IP地址：IP子网（subnets）

IP地址看成两部分：网络号（NetID）——高位比特。主机号（HostID）——低位比特
IP子网：IP地址具有相同网络号的设备接口。不跨越路由器（第三及以上层网络设备）可以彼此物理联通的接口。如果跨越了路由器就不是IP子网。

有类IP地址

就是在分类，二分法。最高比特位称为A类地址，网络号占用8比特。次高比特位为0称为B类地址。D类地址标识一组主机，这类主机可以分布在互联网上每一个地方。可以叫做多播地址。E类地址保留作为研究使用。
A类网络可区分的网络数比较少，可区分主机数很多，每个网络很庞大。
C类可区分的主机数比较少，网络很多。
B类地址折中

私有地址只用于内部网路，在公共网络上是无效的

IP子网划分和子网掩码

如何区分一个IP子网更小范围的网络（子网）：子网划分
如何划分：

IP地址：网络号（NetID）——高位比特，子网号（SubID）——原网络主机号部分比特。主机号（HostID）——低位比特 从主机号里分出来的子网号
划分之后，路由器把他们互联在一起，通信流量有效隔离。
如何确定是否划分了子网？利用多少位划分子网：子网掩码

形式上跟IP地址一样：32位，点分十进制。取值：NetID，SubID位全部取1，HostID全部取0

子网掩码的应用