IP协议
首先，我们必须知道，IP协议实现了将数据从A主机跨网络经过路径选择将数据送至B主机
IP在理解上要分为网络号+主机号；
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基本概念
主机：配有IP地址，但是不进行路由控制的设备；
路由器：即配有IP地址，又能进行路由控制；
节点：主机和路由器的统称； -
协议头格式
如图：
说明：
（1）4位版本：指定IP协议的版本，对于IPv4来说是4个字节，对于IPv6来说是16个字节；
（2）4位头部长度：IP头部的长度表示的存在时多少个32bit，也就是length4的字节数，4bit表示大的数字是15，因此IP头部大长度是60字节；
（3）8位区分服务：3位优先权字段（已经弃用），4位TOS字段，和1位保留字段（必须置为0），4位TOS分别表示最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要；
（4）16位总长度：IP数据报整体占多少个字节
（5）16位标识：唯一的标识主机发送的报文如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片里面的这个id都是相同的，到对端重组的时候，根据这个标识可以直接重组；
（6）3位标志字段：第一位保留（保留的意思是现在不用，但是还没想好说不定以后要用到）；第二位置1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU（1500byte），ip模块就会丢弃报文（为什么要分片？ip将报文交付给下层的MAC帧，所能传输的数据包长度不能超过MTU，若超过，就要分片，置0表示允许分片，置1表示禁止分片）；第三位表示“更多分片MF”，如果分片了的话，它地后面若还有分片，将当前位置置为1，若没有，置为0；
（7）13位分片偏移：分片相对于原始IP报文开始处的偏移，其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置，实际偏移的字节数是这个值8得到的，除了后一个报文之外，其他报文的长度必须是8的整数倍（否则报文就不连续了）；
（8）8位生存时间：用来防止出现路由循环；
（9）8位协议：表示上层协议的类型，即交付上层哪一种协议（较有效载荷给谁）；
（10）16位头部校验和：使用CRC进行校验来鉴别头部是否损坏；
（11）32位源地址和32位目标地址：表示发送端和接收端的IP地址；
（12）选项字段（不定长最多40字节）；
分片相关：
上层协议不需要知道IP有没有分片，一般不建议分片，因为会导致在网络中传送丢包概率增加，IP层没有超时传输机制，若有一个分片丢失，只能依赖传输层重传，结果所有分片都要重传，大大降低了传输层传输数据成功率； -
网段划分
一个IP地址=网络号+主机号，网段划分主要是提高主机检索效率；
网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识；
主机号：同一网段内主机之间具有相同的网络号但是必须有不同的主机号；
不同的子网就是包网络号相同的主机放在一起，所有的网络号相同的主机构成一个子网；
如果在子网中新增一台主机，则这台主机的网络号和这个子网的网络号一致，但是主机号必须不能和子网中的其它主机重复；
关于DHCP：
就是动态分配IP，一般路由器都带有DHCP功能，因此路由器可以看成一个DHCP服务器； -
五类IP和CIRD块
如图：
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
但是这种划分方案的局限性很大，大多数组织都申请B类地址，导致B类地址很快被分配完了，而A类却浪费了大量地址，针对这种情况提出了新的划分方案，称为CIDR：
引入一个额外的子网掩码来区分网络号和主机号，子网掩码是一个32位的正整数，通常用一串“0”来结尾，将IP地址和子网掩码进行“按位与”操作得到的结果就是网络号，网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类，B类还是C类无关；
主机号从全0到全1就是子网的地址范围； -
特殊的IP地址
将IP地址中的主机地址全部设为0，就是网络号，代表这个局域网，将主机地址全部设为1就成为了广播地址，用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包；127.*的IP地址用于本机环回测试，通常是127.0.0.1；
私有IP地址和公网IP地址
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什么是私有IP地址和公网IP地址
如果一个组织内部组件局域网，IP地址只用于局域网内的通信而不直接连到Internet上，理论上使用任意的IP地址都可以，但是RFC1918规定了用于组件局域网的私有IP地址：
10 .* ：前8位是网络号,共16,777,216个地址
172.16.到172.31.：前12位是网络号,共1,048,576个地址
192.168.*：前16位是网络号,共65,536个地址
包含在这个范围中的, 都成为私有IP, 其余的则称为全局IP(或公网IP);
即公网IP地址是在全球范围内都可以访问的服务，公网IP表示唯一一台主机； -
路由
路由的过程就是一跳一跳“问路”的过程，所谓“一跳”就是数据链路层中的一个区间，具体在以太网中指从源MAC地址到目的MAC地址之间的帧传输区间；
IP数据包的传输过程也和问路一样：
当IP数据包到达路由器时，路由器会先查看目的IP路由器决定这个数据包是能直接发送给目标主机还是需要发送给下一个路由器；依次反复，一直到达目标IP地址；
为了判定当前这个数据包应该发送到哪里，就要依靠每个节点内部维护一个路由表（可以使用route命令查看）；
总结：ip地址解决的是将数据从A主机跨网络经过路径选择将数据送至B主机，Mac地址解决的是同一网段将数据从A主机送到B主机的问题；