。。。。。。。

IP协议概述

IP协议(Internet Protocol)是网络层协议，主要分为两种架构，IPv4和IPv6。IPv4是IP协议的第四个版本，是目前互联网的主要网络协议。IPv4为传输层提供Host-To-Host的能力，IPv4需要底层链路层的支持。

传输数据时，数据被切分成一个个数据封包，IP协议上层的传输层协议会对数据进行一次拆分，IP协议还会进一步进行拆分，数据的拆分是为了适配底层的设备。
网络层只专注于解决网络层的问题，而且不同特性的应用在不同场景下需要解决的问题不同，对于网络层来讲，主要解决三个问题，且：

• 延迟：延迟指的是 1 bit 的数据从网络的一个终端传送到另一个终端需要的时间。这个时间包括在发送端准备发送的时间、排队发送的时间、发送数据的时间、数据传输的时间等。
• 吞吐量：吞吐量指单位时间内可以传输的平均数据量。比如用 bit/s 作为单位，就是 bps。吞吐量和延迟没有联系，比如延迟很高的网络，有可能吞吐量很高。可以类比成水管很大流速很慢，对比水管很细流速很快，这两种情况，最终流量可以是相等的。
• 丢包率：丢表率指发送出去的封包没有到达目的地的比例。 在最大流速确定的网络中，丢表率会直接影响吞吐量。

  IP协议工作原理

  IP 协议接收 IP 协议上方的 Host-To-Host 协议传来的数据，然后进行拆分，这个能力叫作分片（Fragmentation）。然后 IP 协议为每个片段（Fragment）增加一个 IP 头（Header），组成一个IP 封包（Datagram）。之后，IP 协议调用底层的局域网（数据链路层）传送数据。最后 IP 协议通过寻址和路由能力最终把封包送达目的地。

  分片（Fragmentation）

  分片就是把数据切分成片。 IP 协议通过它下层的局域网（链路层）协议传输数据，因此需要适配底层传输网络的传输能力。数据太大通常就不适合底层网络传输，这就需要把大的数据切片。 当然也可能选择不切片，IP 协议提供了一个能力就是把封包标记为不切片，当底层网络看到不切片的封包，又没有能力传输的时候，就会丢弃这个封包。

  增加协议头（IP Header）

• 原地址和目标地址。IPv4 的地址是 4 组 8 位的数字，总共是 32 位。
• Type Of Service 服务的类型，是为了响应不同的用户诉求，用来选择延迟、吞吐量和丢包率之间的关系
• IHL（Internet Header Length）用来描述 IP 协议头的大小。所以 IP 协议头的大小是可变的。IHL 只有 4 位，最大值 1111 = 15。最大是 15 个双字（15*4 字节 = 60 字节）。
• Total Length 定义报文（封包 Datagram）的长度。
• Identification（报文的 ID），发送方分配，代表顺序。
• Fragment offset 描述要不要分包（拆分），以及如何拆分。
• Time To Live 描述封包存活的时间。因此每个 IP 封包发送出去后，就开始销毁倒计时。如果倒计时为 0，就会销毁。比如中间的路由器看到一个 TTL 为 0 的封包，就直接丢弃。
• Protocol 是描述上层的协议，比如 TCP = 6，UDP = 17。
• Options 代表可选项。

• Checksum 用来检验封包的正确性，如果 Checksum 对不上，就需要选择丢弃这个封包。

  Type Of Service

  我们的网络有时候需要低延迟，比如玩一款 RTS 游戏或者 Moba 游戏，这种时候延迟非常重要。另外如果把延迟看作一个平均指标，丢包也会影响延迟——一个包丢了，需要重发。而有的应用需要高吞吐量，延迟不是很重要，比如说网盘下载文件。大部分应用期望丢包不能太严重，比如语音电话，少量丢包还能听清，大量丢包就麻烦了，根本听不清对方说什么。严格希望不丢包的应用比较少，只有极特殊的网络控制管理场景，才需要在互联网层要求不丢包。
  当然这三个条件，通常不能同时满足。如果同时追求延迟、吞吐量、丢包率，那么对网络设备的要求就会非常高，说白了就会非常贵。因此 IP 协议头中的 Type of Service 字段里，有以下 4 种主要的类型可以选择：

• 低延迟

• 高吞吐量
• 低丢包率
• 低成本

  寻址（Addressing）

  通过所给的地址找到目标