1. IP协议头格式

（1）4位版本：标识是IPV4版本 0100
（2）4位首部长度：二进制数字计算出来的是数值，需要给计算出来的数值 * 4，才表示首部占用的字节数量
（3）8位服务类型：前三位描述的是优先级，但是已经弃用了
中间4位分别代表最小延时、最大吞吐量、最高可靠性、最下成本
最后一位为保留位
（4）16位总长度：最大标识ip数据报的长度为2162^{16}216，即65536字节

考虑问题：

UDP数据长度为2162^{16}216字节，IP协议在传输UDP数据的时候，是否需要IP协议进行分片传输？
TCP数据是严格按照MSS的大小进行传输的，IP协议在传输TCP数据的时候，是否需要IP协议进行分片传输？

（5）16位标识：标识ip分片是属于哪一个数据包的
          3位标志：第一位：保留位
                          第二位：禁止分片
                          第三位：1：后面还有分片
                                        0：后面没有分片了
          13位片偏移：分片相当于在原始数据当中的偏移量

回忆前提：MTU
MTU是数据链路层对到达数据链路层数据大小的规定。数据链路层进行发送数据时，是严格按照MTU进行发送数据的，数据大小不会超过MTU。
数据链路层就会要求网络层ip协议给数据链路层递交的数据大小不能超过MTU

如果IP协议传输的数据大于数据链路层对于数据的限制（MTU），IP协议就需要将数据进行分片传输。将大于MTU的数据报进行切分，以满足MTU的要求。

分片在网络当中进行传输的时候，不同的分片有可能走不同路由。分片到达对端主机的时候，有可能不是按照发送的顺序到达的。

IP协议对到达网络层的数据一定要有一个认知：当前的ip数据报是一个分片，还是一个完整的数据报。ip协议段当中的16位标识中3位标志和13位片偏移会进行确定。

13位片偏移：最大能表示的数字为2132^{13}213，即8192，但是这只是一个数值，并不是数据包当中偏移的字节数量，偏移的字节大小 = 13位偏移计算的数值 * 232^323（8）

回答上面考虑的问题：
UDP是整条数据交付给网络层，UDP协议的最大传输数据大小是2162^{16}216字节，有可能UDP递交给网络层的数据已经超过了MTU。
UDP整条交付的数据大小大于MTU，则网络层需要对UDP数据进行分片传输。将UDP数据分成不同的小片进行传输
UDP整条交付的数据大小小于MTU，则网络层不需要对UDP数据进行分片传输。

由于TCP在三次握手的过程当中已经协商了各自传输的最大报文段长度，而各自的最大报文段长度是由各自的MTU计算的来的。MSS + TCP_header + IP_header <= MTU。双方在协商的时候，采用了最小的MSS。
TCP在传输数据到网络层的时候，是严格按照MSS进行传输的。传输到网络层的数据一定是小于MTU。

分片丢了会重发分片还是所有数据一起重发？
有分片，则代表一定是UDP数据进行分片了
分片：传输一定是UDP数据+UDP协议是不保证可靠+IP协议也是不保证可靠
重发只能从应用层协议出发重传，所有数据一起重发

（6）8位生存时间：TTL，允许IP数据报最大经历的路由器数量
                                 TTL = 64：ip数据报最大经过路由器64次转发
       路由器每转发一次，TTL进行减1，如果TTL为0，还没有到达对端主机，则该ip数据报被网络丢弃，不会再进行转发。有效预防了循坏路由。
（7）8位协议：标识当前的ip数据报传递给传输层的哪一个协议。
      虽然说一个端口只能被一个进程所绑定，但是一个端口可以被TCP和UDP进程同时绑定
（8）16位首部校验和：校验数据在传输过程当中是否失真

2. IP地址管理

ipv4版本的ip地址
ip地址：本质是unit32_t的整数（无符号32位整数）
ip地址 = 网络号 + 主机号
网络号：可以在网络中标识一个子网，一个子网当中会有多个ip地址
主机号：在一个子网当中标识一个主机

2.1 IP地址的早期划分方式

2.1.1 A类

最高一位固定为0，后7位为网络号，24位为主机号
网络号的范围：共 272^727 = 128 个子网

主机号范围：一个子网共 2242^{24}224 = 16777216 个ip地址

2.1.2 B类

最高两位固定为10,14位网络号，16位主机号
网络号范围：共 2142^{14}214 = 16384 个子网

主机号范围：一个子网共 2162^{16}216 = 65536 个ip地址

2.1.3 C类

最高三位固定为110，网络号21位，主机号8位
网络号范围：共 2212^{21}221 = 2097152 个子网

主机号：一个子网共 282^828 = 256 个ip地址

2.2 现在分配IP的方式：CIDR方式

更加精细化地划分子网，一个子网当中的ip地址，可以比C类IP地址少，可以定义子网当中的IP地址数量

2.2.1 引入子网掩码

子网掩码：本质也是uint32_t的整数，子网掩码总是最高位到低位需要有连续的1存在

网络号 = 子网掩码 & ip地址
子网掩码取反 = 当前子网的主机（ip地址）数量
子网掩码取反有多少位1，则表示主机号使用多少个比特位

现在的IP地址都是经过CIDR方式分配的，不存在A类，B类，C类IP地址的说法！
IP地址是路由器设备给连接上的机器分配的，分配IP地址的时候，会分配上子网掩码。

3. 路由选择

路由选择是在为网络数据选择合适的设备进行转发
路由器上面的网口：WAN / LAN
WAN：是当前路由器连接上级路由器的网口
LAN：是子网内机器连接本路由器的网口

（网络数据的目的IP & 路由项的子网掩码）和当前路由项的网络号进行比对
对比上来，说明当前的数据是想要递交给当前路由项当中的某一个机器的（隐含的意思为：目的主机和当前的源主机在同一个子网下）
没有对比上，则最终会通过默认网关，发送到上级路由
网络层在进行选路，但是具体怎么从机器到相邻设备传输，网络层并没有关注。

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