基本介紹
簡介,功能,IP數據報的頭格式,
簡介
任何廠家生產的計算機系統，只要遵守 IP協定就可以與網際網路互連互通。正是因為有了IP協定，網際網路才得以迅速發展成為世界上最大的、開放的計算機通信網路。因此，IP協定也可以叫做“網際網路協定”。通俗的講：IP位址也可以稱為網際網路地址或Internet地址。是用來唯一標識網際網路上計算機的邏輯地址。每台連網計算機都依靠IP位址來標識自己。就很類似於我們的電話號碼樣的。通過電話號碼來找到相應的使用電話的客戶的實際地址。全世界的電話號碼都是唯一的。IP位址也是一樣。
網路協定（IP）是網路上信息從一台計算機傳遞給另一台計算機的方法或者協定。網路上每台計算機（主機）至少具有一個IP位址將其與網路上其他計算機區別開。當你傳送或者接受信息時（例如，一個電子郵件信息或一個網頁），信息被分成幾個小塊，稱為信息包。每個信息包都包含了傳送者和接受者的網路地址。網關計算機讀到了目的地址，信息包繼續向前到下一個鄰近的網關照例讀到目的地址，如此一直向前通過網路，直到一個網關確認這個信息包屬於其最緊鄰或者其範圍內的計算機。最終直接進入到其指定地址的計算機。 因為一個信息被分成了許多信息包，如果必要，每個信息包能夠通過網路不同的路徑傳送。信息包能按照與它們傳送時的不同順序到達。網路協定（IP）僅僅是遞送他們。另外一個協定，傳輸控制協定（TCP）才是能夠將它們按照正確順序組合回原樣。
IP是一個無連線協定，這就意味著在通信的終點之間沒有連續的線路連線。每個信息包作為一個處理過的獨立的單元在網路上傳輸，這些單元之間沒有相互的聯繫。（信息包能放在正確的位置上是因為TCP，明了信息中信息包順序的面向連線協定。）在開放的系統互連（OSI）通訊模式中IP協定位於第三層——網路層。 如今最廣泛套用的IP版本是IPv4。然而，IP版本6（IPv6）也已經開始使用了。IPv6為了更長的地址作準備，因此可以滿足更多網路使用者的需要。IPv6包括了IPv4的功能，任何支持IPv6信息包的伺服器同樣也支持IPv4信息包。
功能
網際網路協定(IP)用於連線多個分組交換網，可提供在具有固定地址長度的主機之間傳送數據報，以及根據各個數據報大小的不同，在需要時分段和重組數據報的功能。IP僅限於將數據從源端傳到目的端，而不提供可靠的傳輸服務。它沒有端到端或節點到節點的確認、流量控制等常見的主機到主機協定的機制。在傳送出錯時，IP通過網際網路控制訊息協定(ICMP，Internet Control Message Protocol)報告，ICMP在IP模組中實現。
IP可實現定址和分段兩個基本功能。IP根據數據報頭中所包含的目的地址將數據報傳送到目的端，傳送過程中對道路的選擇稱為路由。當一些網路內只能傳送小數據報時，IP將數據報分段，並在報頭註明。數據報也可以被標記為“不可分段”，如果一個數據報被如此標記，那么在任何情況下都不能對它進行分段。如果因此而到不了目的地，那么數據報就會在中途被拋棄。
IP通過4個關鍵機制來提供它的服務：服務類型、生存期、可選項和頭部校驗。
IP的基本操作模式如下：假設傳輸要經過中間網關。傳送進程調用本地IP模組傳送數據，同時傳送目的地址和其他參數作為調用參數，IP模組準備數據報頭，並把它加在需要傳送的數據之前。本地IP模組為這個目的地址決定一個本地網路地址，在這裡就是網關地址。IP模組傳送數據報和本地網路地址到本地網路接口。本地網路接口創建一個本地網路頭加在數據報上，然後向本地網路傳送。加上本地網路頭的數據報在到達網關後，網關的本地網路接口去掉這個頭，並將結果傳送給其IP模組。網關的IP模組根據目的地址得知數據要被傳輸到另一個網路的主機去，於是它同樣地為其決定一個本地網路地址，並調用到那個網路的本地網路接口上去傳輸數據報。
在目的主機上，本地網路接口去掉數據報上的本地網路頭，將數據傳給IP模組，IP模組再決定應該把數據報向哪一個應用程式傳送，系統會發出系統調用，IP模組返回源地址和其他參數。
IP數據報的頭格式
其中，版本欄位記錄數據報是屬於哪個版本的協定，例如，可以用此欄位區分出IPv4和IPv6。這個欄位使得在不同版本間傳遞數據成為可能。
頭部長度欄位說明頭部有多長，這個欄位有4bit，最小值是5，所以頭部的最大長度可以為15個單位長度(單位長度4位元組)，也就是60位元組，因此後面的可選欄位最多為40位元組。
圖1 IP數據報的頭格式
圖1 IP數據報的頭格式服務質量欄位用於指示當數據報在一個特定網路中傳輸時對實際服務質量的要求是什麼。服務質量欄位從左到右由一個3bit的優先順序欄位，D、T、R三個標誌位和兩個保留位組成。優先順序欄位用於標誌數據報的優先權；D、T、R三個標誌位分別代表是否對低延時(Delay)、高吞吐量(Throughput)和高可靠性(Reliability)有要求。不過實際上，現在的路由器都忽略服務質量這個欄位。
總長欄位是指整個數據報的長度，包括頭部和數據部分，單位是1位元組，最大長度可達65 535位元組。任何主機都要求能接收至少576位元組的數據報。
標識欄位是為了便於目的主機在組裝分段時判斷新到的分段屬於哪個分組。所有屬於同一分組的分段都會包含同樣的標識值。
標記欄位包含3個位元組，分別是保留位、不可分段(DF，Don’t Fragment)位和更多分段(MF，More Fragments)位。保留位必須為0；DF位為1時表示“該分組不能被分段”；MF位為1時代表“後面還有進一步分段”。在有分段的情況下，除了最後一個分段外的所有分段都設定MF位為1。這個欄位可以用來標誌是否所有分組都已到達。
分段偏移欄位用於說明該分段在當前數據報的位置，單位是8個位元組，第一個分段的偏移是0。
生命期欄位是一個用來限制分組生命周期的計數器，單位是s，8bit欄位說明最長可達255s。在實際使用中，是以經過的節點記數的，每過一個節點，計數器減一。當生命期欄位減為0時，分組就要被丟棄。
協定欄位告訴網路層應該將數據報傳送給哪個傳輸進程。協定的編號在整個網際網路上是通用的。
頭校驗和欄位只對頭部進行校驗。由於一些頭部欄位始終都有變化(例如生命期欄位)，因此頭校驗和在每個節點處都要重新計算。
源地址和目的地址欄位指明了源和目的地的IP位址。
可選項欄位對於主機和網關的IP模組來說，都是必須實現的。可選是指它們在特定數據報中是否出現是可選的，而不是指它們的實現。每個可選項都用第一個位元組標明它的類型。目前已定義的可選項有5個，分別是安全性(指明數據報的機密程度)、嚴格路由選擇(要求嚴格按照其後所列路由前進)、寬鬆路由選擇(只需經過其後所列路由即可)、記錄路由(要求所經路由器附上其IP位址)和時間戳(要求所經路由器都附上其IP位址和時間標記)。
