简介
下一博文终将会详细解析TCP/IP协议
本讲中主要注重于寻址
TCP/IP协议族中最核心的协议，提供不可靠、无连接的数据报传输服务。
- 不可靠：不能保证IP数据报能成功送达。
- 无连接：并不维护后续数据报的状态信息，每个数据报的处理都是相互独立。数据报可能不会按照发送顺序接收。同一站点向另一站点发送的多个数据报可能经过不同的路由到达。
帧格式
IP数据报格式如下。
- 版本：IP协议版本号，目前为4。故称为IPv4.
- 首部长度：以4字节为单位。最小值为5，不包含可选字段的IP首部大小为20字节。最大值为15，故IP首部最大长度为60字节。
- 服务类型(TOS)：3bit优先权(已被忽略)，4bit的TOS字段，1bit未用(0)。4bit的TOS分别为最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最小费用。4bit中只能置其中一个为1。全零时表示一般服务。现在大多数TCP/IP实现都不支持TOS特性，但是无线中QoS有用到该字段。
- 总长度：整个IP数据报的长度，以字节为单位。16bit，可知IP数据报最大长度为65535字节。
- 标识符：唯一标示一份IP数据报。通常值递增。
- 标志位：
- 片偏移：
- TTL：time to live，生存时间。设置了数据报可以经过的最多路由器数。由源主机设置，每经过一个路由器，该值减一，当值为0时，被丢弃。并发送ICMP报文通知源主机。
- 协议：标示基于IP的协议。ICMP：1，IGMP：2，TCP：6，UDP：17。
- 首部校验和：根据IP首部计算的校验和，不对首部后面的数据进行计算。先置检验和为0，按照16bit进行二进制反码求和，结果存放于检验和字段中。
- 源IP地址
- 目的IP地址
- 可选字段：
安全和处理限制（用于军事领域，详见RFC 1108）
记录路径（让每个路由器都记下它的IP地址）
时间戳（让每个路由器都记下它的IP地址和时间）
宽松的源站选录（为数据报指定一系列必须经过的IP地址）
严格的源站选录（只能经过指定的这些地址）
可选字段必须是32bit的整数倍，必要时需要插入0进行填充，因为IP首部始终是32bit的整数倍（这是首部长度字段要求的）
IP路由选择
对于主机，如果目的主机和源主机直接相连，或者处于同一个网络中，IP数据报就直接发送到目的主机。否则，主机将数据报发送给默认的路由器，由路由器来转发包。
IP层可以配置成路由器的功能，也可以配置成主机功能。区别是，主机不转发数据报，而路由器需要转发包。
IP层在内存中都有一个路由表，当收到数据报进行发送时，都要搜索该表。
路由表每项包含的信息：
- 目的IP地址。可以是主机地址，也可以是网络地址，由下述的标志来标示。
- 下一跳路由器的IP地址，或者是直接连接的接口。
- 标志。一个标志标示目的IP是网路地址还是主机地址，另一个标志指示下一站路由器是否为真正的下一站路由器，还是一个直连的接口。
- 为数据报的传输指定一个网络接口。
IP路由选择主要完成下面的功能：
1) 搜索路由表，寻找与目的IP完全匹配的条目。如果找到，则把报文发给下一站路由或者直连接口(取决于标志字段的值)
2) 搜索路由表，寻找与目的网络号匹配的条目。找到的处理同上。这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。
3) 搜索路由表，寻找标为“默认（default）”的条目。如果找到，处理同上。
如果上述都没成功，则丢弃该包，并返回主机不可达或者网络不可达的错误。
数据包在传输过程中，经过不同的链路层或不同的网络会构造不同的链路层首部，但是IP部分不会更改（忽略路由器的NAT功能）。链路层的目的地址（如果有的话），始终是下一站的链路层地址。
子网寻址
最早：IP地址 = 网络号 + 主机号
子网编址：IP地址 = 网络号 + 子网号 + 主机号
子网对于子网以外的路由器都是透明的，对于子网内部的路由器不透明。
RFC 1009允许含有子网的一个网络使用多个子网掩码。
IP地址编址方案：将IP地址划分为A，B，C，D，E五类，其中A，B，C为基本类，D，E类作为多播和保留使用。
|
网络类别 |
最大网络数 |
IP地址范围 |
最大主机数 |
私有IP地址范围 |
|
A |
126（2^7-2) |
1.0.0.0--126.255.255.255 |
16777214 |
10.0.0.0--10.255.255.255 |
|
B |
16384(2^14) |
128.0.0.0--191.255.255.255 |
65534 |
172.16.0.0--172.31.255.255 |
|
C |
2097152(2^21) |
192.0.0.0--223.255.255.255 |
254 |
192.168.0.0--192.168.255.255 |
内部私有地址：
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255
特殊的IP地址：
0表示所有的比特为0，-1表示所有的比特位全为1，netid、subnetid和hostid分别表示不为全0或全1的对应字段。子网号栏为空表示该地址没有进行子网划分。
IP地址
每个计算机必须有一个 IP 地址才能够连入因特网。
每个 IP 包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机。
在本教程下一节，您会学习到更多关于 IP 地址和 IP 名称的知识。
IP 地址包含 4 组数字：
TCP/IP 使用 4 组数字来为计算机编址。每个计算机必须有一个唯一的 4 组数字的地址。
每组数字必须在 0 到 255 之间，并由点号隔开，比如：192.168.1.60。
32 比特 = 4 字节
TCP/IP 使用 32 个比特来编址。一个计算机字节是 8 比特。所以 TCP/IP 使用了 4 个字节。
一个计算机字节可以包含 256 个不同的值：
00000000、00000001、00000010、00000011、00000100、00000101、00000110、00000111、00001000 ....... 直到 11111111。
现在，您应该知道了为什么 TCP/IP 地址是介于 0 到 255 之间的 4 组数字。
IP V6
IPv6 是 "Internet Protocol Version 6" 的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由 IETF 小组（Internet 工程任务组Internet Engineering Task Force）设计的用来替代现行的 IPv4（现行的）协议的一种新的 IP 协议。
我们知道，Internet 的主机都有一个唯一的 IP 地址，IP 地址用一个 32 位二进制的数表示一个主机号码，但 32 位地址资源有限，已经不能满足用户的需求了，因此 Internet 研究组织发布新的主机标识方法，即 IPv6。
在 RFC1884 中（RFC 是 Request for Comments document 的缩写。RFC 实际上就是 Internet 有关服务的一些标准），规定的标准语法建议把 IPv6 地址的 128 位（16 个字节）写成 8 个 16 位的无符号整数，每个整数用 4 个十六进制位表示，这些数之间用冒号（:）分开，例如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d::db39。
域名
12 个阿拉伯数字很难记忆。使用一个名称更容易。
用于 TCP/IP 地址的名字被称为域名。w3cschool.cc 就是一个域名。
当你键入一个像 http://www.w3cschool.cc 这样的域名，域名会被一种 DNS 程序翻译为数字。
在全世界，数量庞大的 DNS 服务器被连入因特网。DNS 服务器负责将域名翻译为 TCP/IP 地址，同时负责使用新的域名信息更新彼此的系统。
当一个新的域名连同其 TCP/IP 地址一起注册后，全世界的 DNS 服务器都会对此信息进行更新。
