IP

概述

参考：

• RFC 791， INTERNET PROTOCOL PROTOCOL SPECIFICATION
• Wiki, Internet Protocol
• Wiki, IPv4
• Wiki, Mask(掩码)
• Wiki, Classful Network(分类网络)
• IANA,IPv4 地址空间分配情况
  • APNIC(管理亚太地区的 IP 地址注册机构)
    • APNIC,帮助-FTP 数据库(亚太地区所有分配的 IP 地址信息)
• IANA,IPv4 特殊用途地址注册表

Internet Protocol(互联网协议，简称 IP) 是互联网协议套件(其中包含 TCP/IP)中的主要通信协议，用于跨网络边界中继数据报。它的路由功能可实现互联网络，并实质上建立了 Internet。

Internet protocol suite(互联网协议套件) 是互联网和类似计算机网络中使用的概念模型和通信协议集。由于该套件中的基本协议是 TCP(传输控制协议) 和 IP(互联网协议)，因此通常被称为 TCP/IP。在其开发过程中，其版本被称为国防部（DoD）模型，因为联网方法的开发是由美国国防部通过 DARPA 资助的。它的实现是一个协议栈。

IP 基于数据包的 Header 中的 IP 地址，将数据包从源主机发送到目标主机。基于此目的，IP 还定义了数据包的封装结构、以及一种寻址方法。寻址方法用来使用源和目标的信息标记数据报。

从历史上看，IP 是在 1974 年由 Vint Cerf 和 Bob Kahn 引入的原始 Transmission Control Program(传输控制程序) 中的无连接数据报服务。该服务由一项面向连接的服务补充，成为 Transmission Control Protocol(传输控制协议，简称 TCP) 的基础。因此 IP 套件通常称为 TCP/IP。IP 的第一个版本是 IPv4，继任者是 IPv6

IPv4 地址

IPv4 地址最多使用 32 bit 表示，即最多 32 个 1，这 32 bit 以 点 分割为 4 组，每组 8 bit，在使用时，使用十进制表示。比如：192.168.0.1。

IPv4 地址结构

IPv4 地址的这 32 bit 可以分为两部分

• 网络位 # n bit
• 主机位 # 32 - n bit

这两个部分通过 Subnet Mast(子网掩码) 来区分，子网掩码由一连串的 1 和 0 组成，遵从以下规则：

• 1 对应网络位
• 0 对应主机位
• 1 和 0 不能交叉出现

将子网掩码和 IP 地址作“与”操作后，IP 地址的主机部分将被丢弃，剩余的是网络地址和子网地址。

例如：一个 IP 地址为 10.2.45.1，子网掩码为 255.255.252.0，“与” 运算得到：10.2.44.0，则网络设备认为该 IP 地址的网络号与子网号为 10.2.44.0，属于 10.2.44.0/22 网络，其中/22 表示子网掩码长度为 22 位，即从前向后连续的 22 个 1。

00001010.00000010.00101101.00000001
与运算
11111111.11111111.11111100.00000000

结果为
00001010.00000010.00101100.00000001 即 10.2.44.0

IPv4 地址分类

• 单播地址

• 组播地址

  • D 类 224-239 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

• 保留地址

  • E 类 240 - 254 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

• 特殊地址

  • 网络地址 # 网络位不变，主机位全为 0 的 IP 地址代表网络本身
  • Broadcast Address(广播地址) # 网络位不变，主机位全为 1 的 IP 地址代表本网络的广播。是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用 TCP/IP 协议的网络中，主机标识]段 host ID 为全 1 的 IP 地址为广播地址，广播的分组传送给 host ID 段所涉及的所有计算机。例如，对于 10.1.1.0 （255.0.0.0 ）网段，其直播广播地址为 10.255.255.255 （255 即为 2 进制的 11111111 ），当发出一个目的地址为 10.255.255.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。
  • Link Local(链路本地地址) # 169.254.0.0 ~ 169.254.255.255。用于链路本地地址两台主机之间的单个链路上时，否则指定 IP 地址，如将有通常被从检索到的 DHCP 服务器。

• Private Network(私人网络地址)

IPv4 Datagram 结构

详见 IP Header

IPv4 Fragment

IP Fragment(分片) 主要通过首部中的 Identification、Flags、Fragment Offset 这三个字段对每一个分片进行唯一标识