【技术白皮书】内功心法 | 第一部分 | IP协议的目的与工作原理（IP地址）

IP协议的介绍

IP协议是整个TCP/IP协议族中最为关键的协议。它位于物理链路层之上，能够识别多种不同类型的物理链路，从而实现不同媒体网络的互联。在互联网中，所有传输的数据都以IP数据包的形式进行传递。

IP协议提供了一种不可靠、无连接的数据包传送服务，这意味着它无法保证数据包能够成功到达目的地。IP的服务质量被称为“最佳努力”（best-effort），即它尽力提供传输服务，但不对传输的成功性做出保证。

IP协议的目的与工作原理

整个TCP/IP协议族的工作是基于数据包和存储转发机制，IP协议也遵循这一原理。为便于理解，我们可以用传统邮件传递系统来比喻IP协议的数据传输过程。

假设有一位在A区的发送者希望将一封信寄给B市B区的李某。在这一过程中，发生了哪些步骤呢？首先，发送者将信件放入一个信封，并在信封上标注接收人的地址（例如“北京清华大学”）和姓名。接下来，发送者将信封投递到A邮局的信箱中。

邮局A的邮递员会定期从信箱中取出邮件，并将其送到邮局A。在邮局A，所有邮件会根据目的地进行分类和打包，之后运送到A市的总邮局。在总邮局，信件包将会被转发至B市的总邮局，这一过程可能采取多种交通方式，如汽车、火车或飞机。

一旦信件抵达B市的总邮局，邮局会根据信件上标注的详细地址将其分发到各个区邮局。最后，邮局B的邮递员会将信件投递到李的信箱中，李就可以顺利地接收到这封邮件。这一系列步骤生动地体现了IP协议在数据传输中的工作流程。

IP协议处理过程与信件传递的相似

我将IP协议的工作过程与信件投递过程进行比较，发现二者有许多相似之处。可以将邮局视为计算机系统（如工作站、服务器等），而城市则代表局域网，整个网络系统则对应于互联网。

在发送方，计算机系统首先准备好要传输的数据并标明目的地，然后将数据交给IP协议（相当于邮局A）。IP协议将数据打包成IP数据包（类似于将信件封装），并将其发送到网络设备（如交换机或路由器）。这些网络设备负责将数据包传送至正确的目的地。

在接收方，网络设备接收到IP数据包后，会根据目的地址将其送往相应的计算机系统。通过这一系列步骤，整个数据传输过程就圆满完成了。

IP协议处理过程与信件传递的区别

尽管IP协议的工作原理与信件递送过程有不少相似之处，但它们之间也存在一些关键区别：

1. 信件收集方式：在信件递送过程中，邮递员定时前往邮箱收集信件。邮局A在特定时间收集信件。然而，在IP协议中，只要待发送的数据准备好，便可以随时交由IP协议进行处理。

2. 数据打包方式：在信件打包时，通常会将多封信件组合成一个包。而在IP协议中，小的数据不会被组合成一个包，反而会将过大的数据分解为多个小包进行发送。

3. 包的组合与分发：A市发送到B市的信件有时会合并在同一个包内，随后在B市的总邮局根据各个区进行分解和重新组合。相较之下，IP协议不会将来自不同地址的数据包组合成一个包，它们会保持独立发送。