当前位置：首页 > news >正文

TCP/IP 网际层详解

news 2025/8/1 20:12:26

TCP/IP 网际层详解

网际层（Internet Layer）是 TCP/IP 模型的核心层（对应 OSI 模型的网络层），负责实现主机之间的逻辑寻址和路由选择。核心协议是 IP（Internet Protocol），提供无连接的、尽力而为的数据包传输服务。

核心功能

逻辑寻址（IP 地址）
- 为每个网络设备分配唯一 IP 地址（如 192.168.1.10）
- 区分网络地址和主机地址（通过子网掩码）
路由选择
- 根据路由表选择最佳路径
- 路由器在不同网络间转发数据包
数据包封装与分片
- 将传输层的段（Segment）封装成 IP 数据包
- 当数据包超过链路层 MTU 时进行分片
错误检测与处理
- 通过 ICMP 协议报告传输错误（如 ping、traceroute）
- 头部校验和验证（不验证数据部分）

IPv4 数据包结构

 0                   1                   2                   30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version|  IHL  |Type of Service|          Total Length         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|         Identification        |Flags|      Fragment Offset    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Time to Live |    Protocol   |         Header Checksum       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                       Source Address                          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Destination Address                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options (if any)           |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             Data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

TTL：生存时间（每经过一个路由器减 1，防止无限循环）
Protocol：上层协议（TCP=6, UDP=17）
Flags/Fragment：控制分片与重组

Mermaid 原理图解

1. IP 数据包封装流程

在这里插入图片描述

2. 跨网络路由过程

在这里插入图片描述

3. 分片与重组过程

在这里插入图片描述

4. ICMP 协议工作流程（Ping）

在这里插入图片描述

关键协议

协议	作用	典型应用
IP	数据包路由和寻址	所有网络通信基础
ICMP	错误报告和诊断	`ping`, `traceroute`
IGMP	组播成员管理	视频会议，流媒体
ARP	IP地址 → MAC地址解析	局域网通信
IPsec	IP层安全加密	VPN