【网络协议】IP

当连接多个异构的局域网形成强烈需求时，用户不满足于仅在一个局域网内进行通信，他们希望通过更高一层协议最终实现异构网络之间的连接。既然需要通过更高一层的协议将多个局域网进行互联，那么这个协议就必须为不同的局域网环境定义统一的寻址标准，这样才能在逻辑上真正实现设备之间跨越局域网的全局信息互通。于是IP协议出现了。

IP的目的就是在全局范围内实现跨越异构网络的寻址，所有与此无关的服务都不在IP定义的考量范畴之内，这就形成了IP的特点。为了跨越不同类型网络实现互联，IP需要忽略底层的传输介质，将使用不同介质的局域网连接起来，所以IP可以在任何技术上运行也可以说IP独立于底层介质。

IP的宗旨就是提供最简单的服务：实现从源到目的的数据转发。因此，IP既不会在传输数据之前与接收方建立连接，也不保障传输的可靠性，他只提供尽力而为的服务。

报文格式 

1.版本：IPV4或IPV6，两个版本的IP采用的数据包封装格式也不相同。由于是4比特位，所以0100代表IPV4，0110代表IPV6。

2.首部长度：因为ip数据包首部有可选项字段，所以报头长度不固定。所以需要首部长度明确确分报头与数据载荷，它为4比特位，单位是4字节。也就是说报头最大是60字节。

3.服务类型：8比特位，利用该字段的不同取值可提供不同等级的服务质量，只有在使用区分服务时该字段才起作用。一般情况下不适用该字段。

4.数据长度：用来表示整个报文的大小，因为是16比特位，所以最大为65535字节。不过实际应用中很少传输这么长的数据报。

5.标识、标志、片偏移：标识、标志、片偏移这三个字段共同用于IPV4数据报分片。数据报会向下交付给数据链路层封装成帧，每一种数据链路层协议都规定了帧的数据载荷的最大长度，即最大传输单元（MTU）。例如以太网的数据链路层规定MTU的值为1500字节。如果某个数据报的总长度超过MTU，将无法封装成帧。需要将原数据报分片为更小的IPV4数据报，再将各分片的数据报封装成帧。

标识字段长度为16比特，属于同一个数据报的各个分片应该具有相同的标识。IP软件会维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值付给标识字段。

标志字段长度为3比特，各比特位含义如下:最低位表示本分片后面是否还有分片。1表示有，0表示无。中间位表示是否允许分片。最高位为保留位，必须设置为0。

片偏移长度为13比特，以8字节为单位，表示分片数据报的数据载荷部分偏移在原数据报的位置有多远。

这三个字段是用于分片被对方网络层接收到后组装的，如果其中一片丢失那么所有分片都会被丢弃，不会继续组装并向上交付。

6.生存时间：长度为8比特，缩写为TTL（Time To Live）。最初以秒为单位，后来改以跳数为单位，路由器收到待转发的数据报时，将其首部中的该字段减1，若不为0就转发，否则就丢弃。

7.协议：长度为8比特，用来指明IP数据报的数据载荷属于何种协议。6为TCP，17为UDP，1为ICMP。

8.首部校验和：长度为16比特，用于检测IP数据报在传输过程中首部是否出现差错。

9.源ip与目的ip:长度为32比特。填写发送方IP和接收方IP。