之前的介绍中，我们看到，IP 是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议，所有的 TCP、UDP、ICMP、IGMP 数据都以 IP 数据报的格式传输

TCP/IP 协议族简介

IP 是一个不可靠、无连接的数据报传输的网络层协议，他不能保证 IP 数据报的成功传输，如果发生错误，则丢弃该数据报，并发送 ICMP 消息给发出端

IP 并不维护任何关于后续数据报的状态信息，每个数据报都是相互独立的，因此，IP 数据报可以不按发送顺序接收

IP 首部在之前的博客中有介绍：

TCP/IP 协议族简介

图中，每个 32 位都被拆成了若干部分，这些部分的次序在具体的主机中的存储实现是各不相同的，每个实现都被成为主机序，而协议中规定的标准顺序被称为网络序

• TOS

8 位的 TOS 代表服务类型，依次是：

1. 3bit 的优先级子字段（已被忽略）
2. 4bit 的 TOS 子字段（包含最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用），在 4bit 的 TOS 子字段中，只能有 1bit 被置为 1，如果 4bit 均为 0，则为一般服务，大多数 TCP/IP 实现都不支持 TOS 特性
3. 1bit 未用位必须置为 0

• TTL

8 位的 TTL 字段表示生存时间，他设置了数据报可以经过的最多路由器数，源主机设置他的初始值，没经过一个路由器就会将该值减 1，直到他减为 0 则会将该数据报丢弃

• 选项

在 20 字节首部外的选项字段是可变长的，是一个可选的信息字段，一般很少使用，也不是所有主机和路由器都支持这些选项，一般长度为 32bit 的整数倍

IP 路由选择是很简单的，如果目的主机与源主机直接相连如点对点链路，或都在一个共享网络上，如以太网或令牌环网，那么 IP 数据报会被直接送到目的主机上，否则，主机把数据发送到一个默认路由器上，由路由器来转发该数据报

IP 层在内存中有一个路由表，当收到一份数据报并进行发送时，他都要对路由表进行一次搜索

路由表包含以下信息：

1. 目的 IP 地址
2. 下一站路由器的 IP 地址或直接连接的网络 IP 地址
3. 标志，用来指明目的 IP 地址是网络地址还是主机地址，下一站是路由器还是直接相连的接口
4. 数据报传输接口

如果数据报的目的地址是本机的 IP 地址或者 IP 广播地址，则直接发送到由 IP 首部协议字段所指定的协议模块进行处理，否则进行判断：如果 IP 层被设置为路由器的功能，那么久对数据报进行转发，否则丢弃数据报

路由表有一个默认表项，如果全部匹配失败则会按照默认表项发往默认的路由器

32 位的 IP 地址根据拆分方式不同划分为五类：

现在所有的主机都要求支持子网编址，他们将 A 类和 B 类地址中的主机号拆分成子网号和主机号两部分，如通常对于一个 B 类地址的 16 位主机号拆分成 8 位子网号 + 8 位主机号的形式，这样每个子网可以拥有 254 台主机，这样，对于点分十进制的表示，可以快速找到子网号，而实现中，子网号就是子网 IP 地址，这样在得到 IP 地址后，可以立即获得子网的 IP 地址

使用子网的好处是他可以缩小 Internet 路由表的规模，路由表只需要保存目标地址的前 16 位即可

用于子网寻址的路由器被称为 gateway，也就是网关，他根据目的 IP 地址找到子网号及对应的实际接口

由于对地址中的主机号的划分是依赖于实现的（虽然绝大部分实现是将 B 类地址的 16bit 主机号拆分成 8bit 子网号 + 8bit 主机号，但这并不绝对），因此主机需要知道哪些比特位被用作子网号，哪些比特位被用作主机号，因此子网掩码应运而生

子网掩码是一个 32bit 的值，为 0 则意味着 IP 地址中的相应比特位被用于主机号，为 1 则意味着 IP 地址中的相应比特位被用于网络号及子网号

上面说的将 B 类地址的 16bit 主机号拆分成 8bit 子网号 + 8bit 主机号的实现对应的子网掩码为：255.255.255.0

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