网络层 IP协议(第一部分)
IP 协议
1)地址管理 针对网络上的各种设备,所在的位置,进行描述和区分 => IP 地址
2)路由选择 网络结构非常复杂 挑选出合适的路径
先认识 IP 协议的报文结构
有点像 TCP/UDP 的报文结构
ipv4,ipv6 其他版本没有大规模推广使用
IP 协议中,报头也是变长的(包含选项的)
0 - 15单位 4 字节, IP 报头的最大长度 60 字节
其中只有 4 位是有效的
最小延时: 发送时间和收到数据的时间尽量短
最大吞吐量: 单位时间内传输的数据尽可能的多
最高可靠性: IP 本身并不考虑可靠性在 IP 层面上尽量减少丢包的概率
最小成本: 消耗的系统资源最少
IP 数据包, 报头 + 载荷 总长度
对于单个 IP 数据报来说,是的.但是,如果需要在 IP 数据报中携带超过 64KB 的载荷数据的时候, IP 协议也是可以做到的
IP 协议自身也是支持拆包/组包
如果传输层数据包太长了,IP 自动拆成多个,每个 IP 数据报,负责携带一部分传输层数据包
UDP 来说,载荷太大了,G了,除非应用层,自己写代码实现拆包和组包
长度超出64KB 一个IP 数据报就自动拆包
接收方收到这些IP数据报就能把载荷组装到一起，拼接成完整的 TCP 数据报
上述的拆包组包的过程是如何实现的呢？
16位标识位：拆出来的多个 IP 数据报标识是相同的
3位标识位：有一位不用，有一位表示当前是否触发了拆包，有一位表示这个IP数据报是否是最后一个数据包
当前的 IP 数据报能够在网络上存活多久
初始情况下是一个 32/64/128单位不是“时间”而是“次数”
数据报每次经过路由器转发一次，TTL -= 1，如果TTL为 0 了，要没有到达对方，就可以认为包永远也到不了了，就可以丢弃了。
tracert www.xxx.com 通过这个命令可以追踪，中间的转发节点都有哪些
进行 IP 数据报转发的时候，必须要根据目的 IP，进行转发，万一数据报中的目的 IP 是错误的，此时这个数据包是不可能到达对方的，也不应该在网络中被“无限的转发”
六度空间理论
类似于 TCP/UDP
描述的是当前的 IP 数据报，载荷部分，是使用的那个协议（传输层协议）
协议类型
接收的时候，分用的时候，就需要知道当前数据包载荷是使用那种协议
传输层的协议中，“目的端口”就解决了这个问题（解决了 传输层的数据包载荷，交给应用层的哪个协议（应用程序）来处理）
网络层的协议中，“8位协议“区分载荷交给传输层的哪个协议来处理
计算校验和，本身都是需要有开销的，IP协议只关心 IP 报头自身是否出现传输错误，载荷部分的传输层数据，自然有 TCP/UDP负责校验
IP 地址，标识了网络上某个设备所处的位置
IP 地址采用点分十进制的标识，通过 三个点，把一个 IP 地址分成 4 个部分，每个部分 1个 字节，每个部分的取值 0-255，站在计算机的角度，识别/存储 IP 地址，直接使用 32 位的整数进行
理论来说，需要给不同的设备分配不同的 IP （IP 地址应该是唯一的）
32位的整数，表示的范围有多大？（0 - 42亿9千万）
IP 地址不够用怎么办？
1.动态分配 IP 地址（上网在分配，不上网就先不分配）
早期，IP 地址不是很紧张的时候，是可行的
后来，IP 地址紧张程度进一步提升了
2.NAT 机制（网络地址映射）【核心方案】
把所有的 IP 分成两个大类
1）外网 IP / 公网 IP
1）内网 IP / 私网 IP
a）10.*
b）172.16 - 172.31.*
c）192.168.*
家用路由器，一般都是 192.168 开头的内网 IP，局域网内部使用的（保证内网 IP 在一个局域网中不重复即可）
不再是每个设备都有唯一的 IP 地址了，允许不同的局域网，设备的 IP 地址相同
在 NAT 机制下网络转发的情况，有 两个设备 A B
1）如果 A 和 B 都在同一个局域网中
直接按照 IP 地址进行转发即可（同意个局域网，即使是内网 IP，也不会重复）
2）如果 A 和 B 是在两个不同的局域网中，禁止直接传输
3）如果 A 是内网 IP 设备，B 是外网 IP 设备
A 主动访问 B 是可以的
B 不能主动去访问 A（但是如果 A 已经去访问过 B 了，此时 B 就沿着原来返回的路找到 A）
4）如果 A 是外网 IP，B 也是 外网 IP，也不涉及 NAT 直接转发即可
红色的方框:转发的过程中,涉及到的某个路由器是带有公网 IP 的(NAT 设备,运营商提供的路由器)
NAT 相当于把网络传输分成两个阶段
1)局域网内部的转发(使用局域网 IP 进行)
2)公网上的转发(使用公网 IP 进行)
NAT 解决了 IP 地址不够用的问题
这样的替换,本质上是让一个局域网内部的所有设备,公用同一个 外网 IP(本来是一个外网 IP 代表一个设备,现在是一个外网设备代表数以千计个设备(和真实世界的地址类似))
比如我的电脑现在在访问CSDN的服务器,我的平板也在访问CSDN,这两台设备是在同一个局域网,公用一个外网 IP(运营商路由器)
CSDN 的服务器,如果区分,收到的数据,是我电脑这边的客户端数据,还是我的平板的客户端数据,返回响应的时候,运营商路由器,怎么区分,把正确的包转发给正确的设备???
解决上述的问题,引入端口号作为区分(引入端口号辅助映射的过程,称为 NAPT,NAT 补充)
之前端口号是用来区分同一个主机上的不同程序,也可以让端口号来区分不同主机上不同程序
NAT 主要出现在内网设备和外网设备交互过程中,必须内网设备(客户端)主动去访问外网设备(服务器)
想让外网设备(客户端)来访问内网设备(服务端)也是可以做到的(内网穿透)