计算机网络（3）——IP协议

IPV4数据报文的分组格式由首部和数据部分组成，首部的前部分是固定的20B长度，后续为可变部分的填充。

 

版本号通常为4，首部长度4bit 单位是4个字节。

标识是一个计数器，每产生一个数据包就加1，IP数据包存在大小限制，需要分片传输之后重新组装起来，与序列号无关因为IP是无连接的服务。

源地址和目的地址的长度就是32位bit，4字节。

协议字段就是表明IP数据包传输的内容是哪种上层协议，比如6代表TCP，17代表UDP。

分片的例子如下所示，MF和DF分别为标志字段中的第二位和第三位。DF为0表示可以被分片，MF为1表示后续仍然有数据包。

 

   连接因特网上的每台主机都会被分配一个32位长度的IPV4地址，具体则由<网络号，主机号>组成,ABC类网络的划分方式则是根据网络号的位数来区分的，分别是1字节，2字节，3字节。

   一个路由器是有不同的接口都有不同的IP地址，甚至可以连接不同分类的广播域，可以有分割广播域的作用。但是转发器和桥接器则不需要具备这个功能，他们连接的内容，仍然属于同一个网络（同一个广播域）。

 

主机号全0表示本网络自身

主机号全1 表示网络内的广播地址

网络号127表示位环回地址 ，表示任意主机自身，可以作为目的地址。

32位全零表示本网络本主机，32位全一则是整个TCP/IP网络的广播地址。

 

所有的广播地址都不能作为源地址。

网络号全零就表示本网络上的意思，直接根据主机号寻址即可。      

 

NAT网络地址转换，从专用私有的网络地址转换为公用地址。

 

NAT路由器就承担着将私有IP转换为公有IP的任务，根据端口号的不同来映射到不同的主机上，一般的路由器在转发数据包时是不会改变源地址和目的地址的，但是NAT功能的路由器就会发生转换。

 

 

子网划分的目标是减小主机号的浪费，可能一个网络下没有那么多个主机号的使用，就需要更加精细的划分出网络号的信息。

划分子网是一个单位内部的事情，不改变原有的网络号，只是对主机号进行分割，对外还是正常表现。内部组成是{ <网络号> , <子网号> , <主机号> }三级IP的组成形式。

子网掩码就是根据不同网络种类的划分以及子网掩码的区别，网络号全1 ，主机号全0 ，子网号被算进网络号中，也得是全1，主机号的位数要相应的减少。将IP地址和子网掩码按位进行与操作就得到了子网的网络号。

一台主机在设置IP地址信息的同时必须设置子网掩码。

同属于一个子网的所有主机及路由器相应端口，必须设置相同的子网掩码。

路由器的路由表中必须包含目的网络的IP地址，目的网络的子网掩码，下一跳的地址。路由器之间在交换信息的时候也得将自身的子网掩码告诉给对方。

 

 

 

无分类编址CIDR相当于变长子网掩码的一种操作，消除了ABC类网络和子网号的概念，直接使用网络前缀来代替子网的概念，子网前缀的位数是不固定的，可以理解成网络号长度也就是没有限制的。{<网络前缀>，<主机号>}组成，IP/20,20就表示前缀的位数。子网掩码就是把网络前缀全为1，主机号全0得到，可以就把网络前缀理解成网络号。

相同的连续IP地址组成CIDR地址块，一个地址块就表示很多个地址，这种就称为路由聚合，或者称为超网。CIDR的最大特性就是灵活分配，可以在主机号中进一步来更加灵活的划分子网。

路由算法：最长匹配原则，使用CIDR地址块时，通过计算得到的网络前缀中，找到最长的相同的那个IP地址进行转发。注意并不是十进制离得越近，二进制表示位数相同的越多，有可能当大于IP后会发生在前面位进位的情况，最长匹配原则就不满足了。