IP协议、IP数据报格式、DNS、DNS劫持、NAT网络地址转换

一、IP协议

1.1 背景

网络层一般有两种服务：

1. 一种是面向连接的虚电路服务，能够保证可靠通信，建立虚电路连接，然后通过这个连接发送分组，完了后释放虚电路。
2. 另一种是无连接的数据包服务，走什么路经都随便，但是为了到达目的地必须携带目的主机的地址，虽然如此，发送的分组还是可能误码、丢失、重复或者乱序。

因为第二种做法不用提供可靠传输服务，网络中的路由器就比较价格低，而且易于维护，因特网采用的就是这种服务，它采用的就是IP协议。

这种服务的好处是节省成本，那么复杂的网络处理功能都交给了更上一层的运输层，他们的位置在各个主机，是处于整个互联网的边缘，那么中间的因特网核心就只用完成简单的分组交换功能。IP协议之上，要保证传输可靠，就有了TCP协议。

1.2 IP协议

IP协议（Internet Protocol）直译网际协议。对上是传输层，对下是数据链路层。IP协议就是给因特网上的每一个主机/路由器的接口分配全世界范围内唯一的标识符，就是地址。

这里需要区别MAC地址和IP地地址。关于MAC地址，也就是媒体介入控制地址，他也是唯一的，但是他是针对于设备-设备，而异构网络很复杂，IP协议是解决网络和网络之间的通信，加上小的网络内部划分可能就没必要更多的协议来通信，就更加方便。

目前IP协议的地址有IPv4和IPv6两个版本，在2011年，IPv4地址已经分配完毕了。IPv4的地址编址方法经历了三个阶段，分类编址、划分子网、无分类编址。

1.2.1 分类编址

分了ABCDE，只有ABC给网络中的各设备接口用，D和E是保留不往外分配的。基本是都是前几位网络号、后面分配，然后就有很多的不同IP地址的组合可以用。

• A：8位网络号+24主机号，网络号首位固定为0
• B：16位网络号+16位主机号，网络号前两位固定10
• C：24位网络号+8位主机号，网络号前两位笃定110

A类指派范围：1.0.0.0到126.0.0.0
B类指派范围：128.0.0.0到191.255.0.0
C类指派范围：192.0.0.0到223.255.255.0

1.2.2 划分子网

引入子网掩码，可以表明分类的IP地址有哪几个作为了子网号，这样本来后面全都是IP的号，就可以继续利用子网掩码再进行细分。子网掩码用连续的1来对应网络号和子网号，0对应主机号，然后子网掩码和IP地址相与操作就可以得到这个IPv4的地址所在的子网的网络地址。

1.2.3 无分类编址

C类空间太小，没有得到充分利用，后来又提出了无分类编址（当然也提出了IPv6）来解决问题。无分类编址采用：

网络地址 + " / " + 网络前缀数量

的格式，比如”128.14.35.7 / 20“
就代表，这个IP地址，前面20位都是网络号，剩下12位是主机号，这样的话就能把整个IP地址分的更多，而不是分各种类别，各个块里限制的比较死。

二、IP数据报首部格式

2.1 IP数据报首部字段