IP协议

简介

IP协议是网络层协议,目前主要有两种架构,IPV4和IPV6，IPV4是目前应用广泛的互联网协议。

工作原理

分片

当IP数据报的长度超过帧的MTU时，它将被分片传输。分片可能发生在发送端，也可能发生在中转路由器上，而且可能在传输过程中多次分片，但只有在最终的目标机器上，这些分片才会被内核中的IP模块重新组装。

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：封包存活的时间。
- Protocol：描述上层的协议，比如TCP=6,UDP=17
- Options：可选项
- Checksum：检验封包的正确性
寻址

给一个地址，然后找到这个东西，IPv4地址(32位):逐级寻址。

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是由路由算法实现的。

IP服务的特点

无状态

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。这种服务最大的缺点就是无法处理乱序和重复的IP数据报。面向连接的协议，比如TCP协议，能够自己处理乱序的、重复的报文段，它递交给上层协议的内容绝对是有序的、正确的。无状态服务的优点也很明显：简单、高效。我们无需为保持通信的状态而分配一些内核资源，也无需每次传输数据时都携带状态信息。

无连接

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。

不可靠

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。很多情况都可以导致IP数据报发送失败。比如，某个中转路由器发现IP数据报在网络上存活地时间太长，那么它将丢弃该报文，并返回一个ICMP错误消息给发送端。因此，使用IP服务地上层协议需要自己实现数据确认、超时重传等机制以达到可靠传输的目的。

IPv6和IPV4的区别

地址

IPv4长度为32位，文本格式为 nnn.nnn.nnn.nnn，总数为 4 294 967 296;IPv6长度为 128 位（16个字节）,文本格式为 xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx,IPv6 地址的数目比 IPv4 地址的数目大 1028（79 228 162 514 264 337 593 543 950 336）倍。

寻址

IPv4通过子网掩码计算网络地址；
IPv6有固定的计算方式划分网络。如下:

站点前缀（Site Prefix)：48bit，一般是由ISP（Internet Service Providor，运营商）或者RIR(Regional Internet Registry，地区性互联网注册机构)。RIR将IP地址分配给运营商。
子网号（Subnet ID)：16bit，用于站点内部区分子网。
接口号（Interface ID)：64bit，用于站点内部区分设备。