一、IP协议：
- IP协议是TCP/IP协议族中最核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都以IP数据报的格式传输；
二、IP协议头格式：
- 4位版本协议：ipv4和ipv6；
- 4位首部长度：ip协议不定长，最长60字节，最短20字节；（40字节的选项数据）
- 8位协议类型（TOS）：3位优先权（弃用），4位服务类型（最小延迟，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本）；1位保留字；
- 16位总长度：包括IP报文头部的一个IP报文大小；最大长度不得大于64k；tcp在传输层会选择合适的mss大小数据传输；
- 16位分片标识：udp数据在网络层可能进行数据分片，标识当前分片属于哪个报文；
- 3位标志位：1位保留，1位禁止分片标志，1位更多分片标志；
- 13位分片偏移：以八个字节为单位，表示当前分片在完整报文中的位置；
- 8位生存时间：保温最大生命周期；一条数据能够经过到少路由器，没经过一个路由器，-1；为0则将数据丢弃；
- 8位协议：8位上层协议，网络层取出数据需要通过这个协议类型，决定传输层用哪个协议对数据进行解析；
- 16位首部校验和：校验数据是否一致。
- 源IP地址/目的IP地址–32位： 描述起点到终点；
- 40字节选项参数：保留经过的路由器地址信息。
（一）网络层的数据分片：
- 若传输层交付下来的数据大小过大，这会在网络层将这些大数据切分为很多小的数据分片，然后每个分片封装IP报文头部进行发送，到达对端之后进行分片重组，组合成完整的一个报文交付给上层；
- 传输的数据过大进行分片–多大会分片？–取决于链路层最大传输单元的限制–MTU（最大传输单元）；
- 传输层协议tcp中协商的mss就是根据MTU进行协商的，所以，tcp数据传输到网络层是不会进行分片的；但udp协议中数据只要不大于64k-28的大小就可以传输，因此在网络层若是大于MTU大小就会在网络层上进行分片，防止数据丢失；因此网络层的数据分片主要是针对UDP的。
（二）分片偏移量为什么是8个字节为单位：
- 13位分片偏移量能表示的最大偏移量为2^13=8192；但一个完整的udp可能是64k，13位偏移量没办法表示，因此字段的大小是以 8 个字节为单位，那8192个偏移量就表示8192x8 = 64k;这样就完整表示偏移量了。
三、网段划分与路由选择：
（一）地址管理与IP地址组成：
1. 地址管理：
（1）IP地址：无法符号的32位整数，在网络中唯一标识一台主机；IP地址给主机分配一定要确保唯一性；
（2）网络分配IP地址是非常庞大的工作需要机器分配–DHCP–动态太地址分配；
（3）整个网络是有众多小型网络组成的，按照网络进行分配。
2. IP地址的组成：网络号+主机号
（1）网络号：一个路由器组建局域网的时候所对应的一些网络标识；(每个路由器对于接收到的数据进行源地址判断，这个主机是否属于自己的网络，属于才会转发，不属于直接丢弃，必须使用我给你分配的地址才能上网，避免自己分配造成冲突）；
（2）主机号：主机号就是局域网中大家拥有相同的网络号，唯一标识的一个主机；
（3）网段的组成：
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早期：将所有IP地址划分成为五类地址，组建什么样的网络，就使用什么样的网络号，分配什么样的地址。
①A类：用于组建超大型网络，IP地址中:高1位固定0，高7位是网络号，低24位是主机号****0.0.0.0~127.255.255.255；
②B类：用于组建中型网络，IP地址中:高2位固定10，高14位是网络号，低16位是主机号****128.0.0.0~191.255.255.255；
③C类：用于组建小型网络，IP地址中:高3位固定110，高21位是网络号，低8位是主机号****192.0.0.0~223.255.255.255
④D类：特殊网络，地址中：高4位固定1110，28位多播组号；
⑤E类：特殊网络，地址中:高5位固定11110，27位保留号；
⑥你要组建什么网络，然后去权威机构进行申请，分配一个网络号，接下来组建网络，主机号自己分配。 -
当前划分方式：CIDR方案–引入一个新的字段：子网掩码：
①子网掩码：无符号的32位整数，不过数据由连续的二进制1组成；- 子网掩码取反得到最大的主机号；例如：255.255.255.0取反得到0.0.0.255–得到最大主机号为 255；
- 子网掩码和IP地址相与，可以得到网络号；
②例题：
现在有一个公司，申请了一个c类地址，192.168.122.0/24，公司由4个部门，想要平均划分出4个子网，请问如何划分，划分后，各个子网的网络号是多少?子网掩码是多少?IP地址范围是多少?
子网掩码：c类网络:拥有256个主机号0 -255;平均划分4个子网-那么每个子网的主机号64个，主机号范围0~63；
所以0.0.0.00111111 取反得子网掩码：255.255.255.192；
192.168.122.0~192.168.122.63–192.168.122.0/255.255.255.192；
192.168.122.128~192.168.122.191 – 192.168.122.128/255.255.255.192；
192.168.122.128~192.168.122.191 – 192.168.122.128/255.255.255.192；
192.168.122.192~192.168.122.255 – 192.168.122.192/255.255.255.192
（4）特殊IP地址：
①主机号全为0的IP地址:网络号–用于标识网络—这个主机号不能分配给主机192.168.122.0；
②主机号全为1的IP地址: udp局域网广播地址—这个主机号不能分配给主机；
udp支持局域网广播，将数据发送的广播地址，可以认为是发送给局域网中的所有主机–局域网所有主机都能识别；
tcp不支持局域网一个地址广播，因为tcp是面向连接的。
③127.0.0.1:这个地址是每个主机上都有的一个本地虚拟回环网卡地址–主要用于本机的网络测试；
④0.0.0.0:这个地址适配本机上任意网卡地址，常用于服务端监听地址–表示监听本机所有网卡IP；
⑤255.255.255.255: 全网广播地址–任意一个主机拿到发往这个地址的数据都会认为和自己匹配—常用于DHCP广播。
（二）路由选择：
1. 概念：
- 根据数据中的目的地址，来为数据选择一条合适的路径；
- 每个主机连接上路由器之后，都会全网广播DHCP请求，路由器收到进行回复：①DHCP响应；②给主机分配地址；③当前所有网络的子网掩码；④当前所有网络的网关地址；
2. IP数据报传输：
- 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。
- 如果目的IP命中了路由表, 就直接转发即可;
- 路由表中的最后一行,主要由下一跳地址和发送接口两部分组成,当目的地址与路由表中其它行都不匹配时,就按缺省路由条目规定的接口发送到下一跳地址。
3.公网和私网：
- IP地址不够用，除了DHCP技术还有一种技术–NAT技术：网络地址转换技术；
- 一个路由器可以组建一个私网，私网中的主机都是使用路由器对外的一个网卡地址进行上网；
- 那麽这些私网中的主机IP地址与其他私网中的IP地址就不害怕存在冲突了，因为对外他们都是使用不同的IP地址进行上网；
- 只要保证不与外网的IP地址冲突就可以了，但是相邻的两个网络不能使用相同的网络号。网络是否相邻主要取决于路由器的连线，与路由器相连线的网络都是相邻网络。
- 能组建私网的地址有哪些：
①10.* ：大型私网
②172.16.-172.31. ：中性私网
③192.168. ：小型私网