# collaborate_week10

**Repository Path**: autumnhui/collaborate_week10

## Basic Information

- **Project Name**: collaborate_week10
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2018-11-05
- **Last Updated**: 2020-12-19

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**Categories**: Uncategorized

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## README

# TCPIP第4章 IP协议
## 第4章　IP协议
主要负责将数据包发送给最终的目标计算机。

### 4.1 IP即网际协议
#### 4.1.1　IP相当于OSI参考模型的第3层

* 网络层的主要作用是“实现终端节点之间的通信”。这种终端节点之间的通信也叫“点对点（end-to-end）通信”。
* 主机与节点

1. 主机的定义应该是指“配置有IP地址，但是不进行路由控制的设备”。
2. 配有IP地址又具有路由控制能力的设备叫做“路由器”，跟主机有所区别。
3. 节点则是主机和路由器的统称（这些都是IPv6的规范RFC2460中所使用的名词术语。


### 4.2　IP基础知识

IP三大作用模块：IP寻址、路由、IP分包与组包。

#### 4.2.1 IP地址属于网络层地址

IP地址用于在“连接到网络中的所有主机中识别出进行通信的目标地址”。因此，在TCP/IP通信中所有主机或路由器必须设定自己的IP地址

#### 4.2.2　路由控制

1. 路由控制（Routing）是指将分组数据发送到最终目标地址的功能。... 因此，一个数据包之所以能够成功地到达最终的目标地址，全靠路由控制。
2. Hop译为中文叫“跳”。它是指网络中的一个区间。IP包正是在网络中一个个跳间被转发。因此IP路由也叫做多跳路由。
3. 多跳路由是指路由器或主机在转发IP数据包时只指定下一个路由器或主机，而不是将到最终目标地址为止的所有通路全都指定出来。
4. 一跳（1 Hop）是指利用数据链路层以下分层的功能传输数据帧的一个区间。
5. 路由控制表：为了将数据包发给目标主机，所有主机都维护着一张路由控制表（Routing Table）。该表记录IP数据在下一步应该发给哪个路由器。

#### 4.2.3　数据链路的抽象化

1. IP是实现多个数据链路之间通信的协议。数据链路根据种类的不同各有特点。对这些不同数据链路的相异特性进行抽象化也是IP的重要作用之一。
2. 不同数据链路有个不同的最大传输单位（MTU：Maximum Transmission Unit）。就像邮寄行李时有各自的大小限制。MTU的值在以太网中是1500字节，在FDDI中是4352字节，而ATM则为9180字节。
3. IP进行分片处理（IP Fragmentation）抽象化了数据链路层将较大的IP包分成多个较小的IP包。即从IP的上次层看，它完全可以忽略数据包在途中的各个数据链路上的MTU，而只需要按照源地址发送的长度接收数据包。

#### 4.2.4　IP属于面向无连接型

1. IP面向无连接。即在发包之前，不需要建立与对端目标地址之间的连接。
2. IP要采用面向无连接原因
简化：面向连接相对复杂，可靠性提高由上一层的TCP
提速：尽力服务（Best Effort），意指“为了把数据包发送到最终目标地址，尽最大努力。
3. 如果说IP只负责将数据发给目标主机，那么TCP则负责保证对端主机确实接收到数据。
4. 明确TCP与IP各自协议的最终目的，也有利于后续对这些协议进行扩展和性能上的优化。分层也简化了每个协议的具体实现。

### 4.3 IP地址的基础知识

#### 4.3.1 IP地址的定义

IP地址（IPv4地址）由32位正整数来表示。

#### 4.3.2 网络和主机两部分标识组成

IP地址由“网络标识（网络地址）”和“主机标识（主机地址）”两部分组成（192.168.128.10/24中的“/24”表示从第1位开始到多少位属于网络标识。

图4.11　IP地址的主机标识

图4.12　IP地址的网络标识

#### 4.3.3 IP地址的分类

1. A类IP地址是首位以“0”开头的地址。用十进制表示的话，0.0.0.0～127.0.0.0是A类的网络地址。
2. B类IP地址是前两位为“10”的地址。用十进制表示的话，128.0.0.1～191.255.0.0是B类的网络地址。
3. C类IP地址是前三位为“110”的地址。用十进制表示的话，192.168.0.0～239.255.255.0是C类的网络地址。
4. D类地址没有主机标识，常被用于多播。
5. 不可以全部为0或全部为1。因为全部为只有0在表示对应的网络地址或IP地址不可获知的情况下才使用。而全部为1的主机地址通常作为广播地址。

#### 4.3.4 广播地址

#### 4.3.5 IP多播

#### 4.3.6 子网掩码

1. Masks 掩码
2. A类 255, 0, 0, 0
3. B类 255, 255, 0, 0
4. C类 255, 255, 255, 0

#### 4.3.7 CIDR与VLSM

#### 4.3.8 全局地址与私有地址

1. 私有网络的IP地址范围
2. A类 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (10/8)
3. B类 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (172.16/12)
4. C类 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (192.168/16)
5. 私有IP最早没有计划连接互联网，而只用于互联网之外的独立网络。然而，当一种能够互换私有IP与全局IP的NAT（更多细节请参考5.6节。）技术诞生以后...人们正在努力使用IPv4和NAT技术解决现有的问题。这也是互联网的现状之一。

#### 4.3.9 全局地址由谁决定

1. 在世界范围内，全局IP由ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，中文叫“互联网名称与数字地址分配机构”，负责管理全世界的IP地址和域名。）进行管理。
2. 框 WHOIS

### 4.4 路由控制

1. 仅仅有IP地址还不足以实现将数据包发送到对端目标地址，在数据发送过程中还需要类似于“指明路由器或主机”的信息，以便真正发往目标地址。保存这种信息的就是路由控制表（Routing Table）。

#### 两种控制表形成方式：
1. 静态路由控制：管理员手动设置
2. 动态路由控制：路由器与其他路由器相互交换信息时自动刷新
IP协议始终认为路由表是正确的。即IP没有制作路由控制表的机制。

#### 4.4.1　IP地址与路由控制

1. 默认路由 默认路由一般标记为0.0.0.0/0或default（表示子网掩码时，IP地址为0.0.0.0，子网掩码也是0.0.0.0。）
2. 主机路由 “IP地址/32”也被称为主机路由（Host Route）。例如，192.168.153.15/32（表示子网掩码时，若IP地址为192.168.153.15，其对应的子网掩码为255.255.255.255。）就是一种主机路由。
3. 环回地址 计算机使用一个特殊的IP地址127.0.0.1作为环回地址。与该地址具有相同意义的是一个叫做localhost的主机名。使用这个IP或主机名时，数据包不会流向网络。

#### 4.4.2　路由控制表的聚合

1. 利用网络地址的比特分布可以有效地进行分层配置。
2. 通过路由信息的聚合可以有效地减少路由表的条目（路由表的聚合也叫路由汇总（Aggregation）。）
3. 图4.23　路由控制表聚合的例子

### 4.5 IP分割处理与再构成处理

### 4.6 IPv6

IPv6（IP version 6）根本解决IPv4地址耗尽的问题。IPv4的地址长度为4个8位字节，即32比特。而IPv6的地址长度则是原来的4倍

#### 4.6.2　IPv6的特点

1. IP地址的扩大与路由控制表的聚合
2. 性能提升简化首部结构，减轻路由器负荷。
3. 支持即插即用功能，没有DHCP服务器实现自动分配IP地址
4. 采用认证与加密功能，防止线路窃听的功能（IPsec）
5. 多播和Mobile IP被定义为IPv6的扩展功能。

### 4.7 IPv4首部

关于IP版本号：IPv4的下一个版本是IPv6。那么为什么要直接跳6呢？一向重视实践的互联网，在遇到好的提案时，不能只纸上谈兵，还需要反复实验。