一、IP协议的基本概念
1、基本概念
IP协议(Internet Protocol)：网络层协议
- 传输层协议
- 网络层协议
- 链路层协议
2、IP协议可能遇到的问题
- 封包损坏
- 丢包
- 重发
- 乱序
3、网络层需要解决的3个问题
- 延迟
- 吞吐量
- 丢包率
4、IP协议的架构
IP协议目前主要有两种架构，IPv4和IPv6，IPv4是目前应用最广泛的互联网协议
二、IP协议的工作原理
- 分片(Fragmentation)
- 增加协议头(IP Header)
- 延迟、吞吐量、丢包率
- 寻址(Addressing)
- 路由(Routing)
1、分片
- 把数据切分成片
- 适配底层传输网络
2、增加协议头
- Type Of Service：服务的类型，是为了响应不同的用户诉求，用来选择延迟、吞吐量和丢包率之间的关系
- IHL(Internet Header Length)：IP协议头的大小
- Total Length：报文（封包datagram）的长度
- Identification：报文的ID，发送方分配，代表顺序
- Fragment offset：描述是否要分包(拆分)，和如何拆分。
- Time To Live：分包存活的时间
- Protocol：描述上层的协议，比如TCP=6，UDP=17
- Options：可选项
- Checksum：校验封包的正确性
3、延迟、吞吐量、丢包率
三个条件无法同时满足
- 延迟：1bit的数据从网络的1个在终端传送到另一个终端需要的时间
- 吞吐量：单位时间内可以传输的平均数据量
- 丢包率：发送出去的封包没有到达目的地的比例
4、Type of Service字段
- 低延时
- 高吞吐量
- 低丢包率
- 低成本
5、寻址
- 寻址：给一个地址，然后找到这个东西
- IPv4地址(32位)：逐级寻址
6、寻址过程
逐级找到网络，最后定义设备
7、寻址步骤
7.1、找到顶层网络
103.16.3.1 最顶层的网络号和255.0.0.0(子网掩码)做位与运算得到
103.16.3.1 & 255.0.0.0 = 103.0.0.0
7.2、找到下层网络
用IP地址和下一级的子网掩码做位与：
103.16.3.1 & 255.255.0.0 = 103.16.0.0
7.3、找到再下一级网络
使用255.255.255.0子网掩码知道下一级网络：
103.16.3.1 & 255.255.255.0 = 103.16.3.0
7.4、定位设备
在设备就在子网103.16.3.0中；最终找到的设备号是1
子网掩码不一定都是255
8、路由
- 若寻找的IP地址不在局域网中，需要路由找到去往对应网络的路径
- IP地址和子网掩码位与的过程由路由算法实现的
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