前言
🌟🌟本期讲解关于IP协议的重要的机制~~~
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目录
编辑
1.IP协议
1.1IP协议报头结构
1.2IP协议管理地址
1.问题的提出
2.动态分配IP地址
3.NAT机制
3.IPv6机制
1.3网段划分
1现代的网段划分
2.以前的网段划分
1.4特殊的IP地址
2.总结
1.IP协议
1.1IP协议报头结构
在之前我们讲到过TCP协议，理解某个协议的内部原理，都是要从报头协议结构开始的，那么关于IP协议的报头结构就是如下的：
单看来说，可以知道这个IP协议报头结构还是有一点复杂的，那么小编来一一解释一下吧~~~
解释：
1.四位版本号：这里的四位版本号指的是IPv4,IPv6这两个版本，但是先通用的就是IPv4；
2.四位首部长度：即规定的单位就是（四个字节），最大的长度就是60字节，固定的长度就是20字节；
3.八位服务类型（TOS）：这里但是只有四位是有效的，并且这里的四位是相互排斥的，就是一个为1，其余三个都是0；
最小时间延时：描述的执行的快慢
最大吞吐量：描述执行的量
可靠性：IP协议也会通过一定的操作实现可靠性，但是没有TCP可靠
最小成本：即硬件的开销成本
4.十六位总长度：描述一个数据报的长度就是（报头+载荷），这里就是和TCP一样64KB,但是这里不会受到64KB的限制，因为这里涉及到拆包和组包这样的功能；
例如以下图示：
可以看到此时就是将TCP数据报给进行拆包那么进行组包依据什么呢？那么就是下面的报文段；
5.十六位标识：表示的哪些IP是数据包需要进行组包；
6.三位标志位：其中只有两位是有效的，一个表示一个IP数据报是否发生了拆包，另一个表示结束标志
7.十三位片偏移：表示的是IP数据报的先后顺序；（组包的时候知道谁先组包，谁后组包）
注意：以上三个都是描述的IP数据报的组包报文段；
8.八位生存时间：这里表示的不是s/ms，这里表示的是次数，即当一个IP数据报被路由器转发，那么TTL就减一，若减为0，那么就丢包了（防止一个IP数据在网络环境上被无限的转发下去），一般就是32次/64次；
我们可以通过cmd命令提示符进行查看英国官网中服务器的跳转：
输入：tarcert www.gov.uk即可；
通过最多 30 个跃点跟踪
到 www-gov-uk.map.fastly.net [146.75.112.144] 的路由:1 7 ms 5 ms 6 ms 10.27.128.1
9.八位协议：用于表示上层协议第类型，比如为6的时候表示传输层位TCP，如果为17位那么表示的就是UDP的上层协议
10.十六位首部校验和：这里针对的是IP首部的校验，载荷部分TCP/UDP都自带了校验和；
11.32位源IP地址，32位目的IP地址：即发件人地址和收件人地址；
1.2IP协议管理地址
1.问题的提出
我们知道IP地址的本质就是一个32位的整数，所以表示的范围就是2^32，但是在我们现在全球的互联网时代，这个数字其实不大；但是我们希望就是在网络上通过不同的IP地址，区别不同的设备，那么现在IP就不是很够用了，就有以下几种方法；
2.动态分配IP地址
全世界的设备，又不可能是同一个时间进行上网，那么就有当设备不上网的时候，就不分配IP地址，当设备要进行上网的时候，就分配IP地址
3.NAT机制
这里的NAT机制也叫做“网络地址映射”，那么具体的过程就是，先把IP地址分为两个大类；
私网IP/局域网IP
大概的样式就是：10.*，172.16-172.31.*，192.168.*,这三类地址就都是私网IP；
公网IP/广域网IP
就是处了上面私网IP就是公网IP了；
重要设定：公网IP是唯一的，一个局域网内的IP不相同，但是不同局域网内的IP可以相同
那么根据上面的设定就有一下的规则：
1.公域网设备访问公域网设备直接访问就行
2.局域网设备访问局域网设备（同一个局域网）这个是可以的
3.局域网设备访问局域网设备（不同局域网）这个是不可以的
4.局域网设备访问公网设备就要进行IP的转换
5.公网设备访问局域网设备不允许主动访问
问题：如何实现局域网访问公域网设备的IP转化
这里就是如下图所示：
路由器携带WAN口，用于链接局域网，或者公域网，LAN口连接局域网；假设路由器的IP为4.5.6.7；那么转化过程就是如下的；
此时就是完成了重电脑源IP转化为路由器的源IP了；
注意：
1.一担这个数据报源IP变成了公域网IP，那么此时在进行路由器就不会进行IP的转化了；
2.上述的替换本质就是让一个公域网IP对应多个设备，从而节省IP地址的效果；
问题：若是多台设备进行访问，并且服务器返回数据是如何进行的；
问题实例图片如下：
路由器NAT会把这次通信的重要相关信息给记录下来，例如：
替换前IP 替换后IP 目的IP 源端口 目的端口
192.168.1.10 5.6.7.8 1.2.3.4 10000 2344
当返回数据的时候，路由器就可以进行查表的操作，把IP还原成之前的局域网的IP；
问题：但是当这两个主机的端口号分配是一样的咋办呢？？
其实这里的替换不仅仅是IP，还有可能包含端口号的调整：
替换前IP 替换后IP 目的IP 源端口 替换后端口 目的端口
192.168.1.10 5.6.7.8 1.2.3.4 10000 10001 2344
192.168.1.20 5.6.7.8 1.2.3.4 10000 10002 2344
此时若放回数据的时候，端口号相同的主机，就要进行端口号的替换，根据端口号来进行数据返回；
那么最终的情况就是如下：
总结：
大部分情况下：局域网不同设备访问不同网站，通过服务器IP就能区别；
少数情况下：局域网访问同一个服务器，通过端口号区分；
极少数情况下：局域网访问同一个服务器，并且端口号一样，那么就要靠替换后的端口号进行区分；
3.IPv6机制
这个机制就是从根源上解决了这个IP地址不够用的问题，IPv4是32位四个字节进行表示，那么IPv6就是16个字节进行表示就是128位，即2^128次方，这是一个天文的数字，那么就能够世界上所有的互联网设备分配一个IP地址；
1.3网段划分
1现代的网段划分
我们把一个IP地址划分成两个部分，网络号+主机号，即前面三个数字代表的就是网络号，最后一个数字代表的就是主机号；
注意：在一个局域网中网络号和主机号相同，这个时候是无法进行上网的；网络号和路由器的网络号不同也是不能够进行上网的；相邻的两个局域网是网络号是不同的；
补充：路由器都具备的DUCP功能自动帮你把局域网的这里的设备的IP都分配好；
2.以前的网段划分
具体图示是如下：
• A类 0.0.0.0到127.255.255.255
• B类 128.0.0.0到191.255.255.255
• C类 192.0.0.0到223.255.255.255
• D类 224.0.0.0到239.255.255.255
• E类 240.0.0.0到247.255.255.255
但是这种表示的方法，就会导致浪费了很多的IP地址；
1.4特殊的IP地址
1.我们知道127.0.0.1是环回IP，表示的就是自己的本机；
2.若果某个IP地址的主机号都是0，表示的就是这个“网段”；不能分配给任何主机
3.若果某个IP的主机全是1，那么表示这个“广播地址”；这里表示的即时传输
单播：一对一
组播：一对多（整体的一部分）
广播：一对多（整体所有）
广播在地址上发送消息，局域网中的所有设备都能够收到；（必须是UDP消息，TCP不支持广播）
2.总结
本期小编主要讲解了关于IP协议比较重要的知识点，例如报头结构，地址管理，网段划分.....由于在后面的数据链路层就是我们不必过多的了解，所以小编就不会进行讲解了~~~
下一章就直接开始http协议的开始~~~
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