【计算机网络】IP协议及其头部详解

IP协议基础

1、IP协议是网络层协议，网络层协议负责数据的选路和转发
2、IP协议特点:无连接、无状态、不可靠
每一台网络设备(路由器)只是实现尽力转发，只负责将收到的数据转发出
去。至于能够到达目的地，每一台路由器都不负责。
（1）无连接是指IP通信双方都不长久地维持对方的任何信息。这样，上层协议每次发送数据的时候，都必须明确指定对方的IP地址。
（2）无状态是指IP通信双方不同步传输数据的状态信息，因此所有IP数据报的发送、传输和接收都是相互独立、没有上下文关系的。
网络层的IP协议并不能保证数据到达目的地的先后顺序以及其是否会有重复即，并不保证数据是有序的和不重复的。

缺点是无法处理乱序和重复的IP数据报。
优点也很明显:简单、高效。我们无须为保持通信的状态而分配一些内
核资源，也无须每次传输数据时都携带状态信息。在网络协议中，无状态是很常见的，比如UDP、HTTP
（3）不可靠是指IP协议不能保证IP数据报准确地到达接收端，它只是承诺尽最大努力

IPv4的头部

1、4位版本号(version) 指定IP协议的版本。对IPv4来说，其值是4。
2、4位头部长度(header length)标识该IP头部有多少个32 bit字(4字节)。IP头部最长是60字节。
3、8位服务类型(TOS)包括一个 3位的优先权字段(现在已经被忽略),4位的TOS字段和1位保留字段(必须置0)。4位的TOS字段分别表示:最小延时、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。她们为相互互斥的关系。其中最多有一-个能置为I,应用程序应该根据实际需要来
4、16位总长度：是指整个IP数据报的长度。

但由于MTU的限制，长度超过MTU的数据报都将被分片传输，所以实际传输的IP数据报(或分片)的长度都远远没有达到最大值。
帧的最大传输单元MTU，即帧最多能搒带多少上层协议数据，通常受到网络类型的限制。
5、16位标识，从同一个IP数据报分出来的所有分片，16位标识都是相同
6、3位标志字段的第一位保留。第二位表示“禁止分片”。如果设置了，则IP 模块将不对数据报进行分片。此时，如果IP数据报长度超过MTU的话，IP 模块将丢弃该数据报并返回一个ICMP差错报文。第三位(MF)表示“更多分片”。除了数据报的最后一个分片外，其他分片都要把它置1。
7、13位片偏移:分片的数据部分相对于原始IP数据报的数据部分的一个偏移值。实际的偏移值是该值左移3位(乘8)后得到的。所以除了最后一个分片外，每个分片所携带的数据必须是8的倍数。二进制数据上后三位为0
8、TTL:生存时间，设置一个IP数据报最多经过的路由器的个数。