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：既配有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
*四位版本号：指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4。
*四位首部长度：IP头部的长度是多少个32bit，也就是length*4的字节数，4bit表示最大的数字是15，因此IP头部最大长度是六十字节。
*八位服务类型：三位有限权字段（已经弃用）四位TOS字段，和一位保留字段（必须置为0）。四位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。
*十六位总长度：IP数据包整体占多少个字节。
*十六位表示：唯一的表示主机发送的报文。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。
*三位标志字段：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）。第二位置为1表示禁止分片，这个时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会弄丢报文，第三位表示“更多分片”，如果分片了的话，最后一个分片置为1，其他事0。类似于一个结束标志。
*十三位分片偏移：是分片相对于原始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的那个位置，实际偏移的字节数是这个值*8得到的，因此除了最后一个报文之外，其他报文的长度必须是8的整数倍（否则报文就不连续了）。
*八位生存时间（TTL）：数据报到达目的地的最大报文跳数，一般是64。每次经过一个路由，TTL -= 1。一直减到0还没到达，那么就丢弃了，这个字段主要是用来防止出现路由循环。
*8位协议：表示上层协议的类型。
*十六位头部校验和：使用CRC进行校验，来鉴别头部是否损坏。
*三十二位源地址和三十二位目的地址：表示发送端和接收端。
选项字段（不定长，最多四十字节）
网段划分
IP地址分为两部分，网络号和主机号
*网络号：保证互相连接的两个网段具有不同的表示；
*主机号：同一个网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须具有不同的主机号；
*不同的子网其实就是把网络号相同的主机放到一起；
*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直，但是主机号不能重复。
通过合理的配置主机号和网络号，就可以保证在相互连接的网络中，每台主机的IP地址都不相同。
手动管理子网内的IP是一个相当麻烦的事情，有一种技术叫做DHCP，能够自动的给子网内新增主机节点分配IP地址，避免了手动管理的不变，一般的路由器都带有DHCP功能，因此路由器也可以看做一个DHCP服务器。
曾经有一种划分网络号和主机号的方案，把所有的IP地址分为五类：
*A类 0.0.0.0.-127.255.255.255
*B类128.0.0.0-191.255.255.255
*C类192.0.0.0-223.255.255.255
*D类224.0.0.0-239.255.255.255
随着INERTNET的发展，这种划分的局限很快显现出来，大多数组织都申请B类网络地址，导致B类地址很快就分配完了，而A类却浪费了大量的地址；
针对这种情况提出了新的划分方案，称为CIDR
*引入了一个额外的子网掩码来区分网络号和主机号；
*子网掩码也是一个三十二位的正整数，通过一串“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，C类无关；
特殊的IP地址
*将IP地址中的主机地址全部设为零，就成了网络号，代表这个局域网；
*将IP地址中的主机地址全部设为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
IP地址的数量限制
我们知道，IP地址IPv4是一个四字节三十二位的正整数，那么一共只有2的32次方个IP地址，大概是43亿左右。而TCP/IP协议规定，每个主机都需要有一个IP地址。
但是实际上，由于一些特殊的IP地址存在，数量远不足43亿；另外IP地址并非是按照主机台数来配置的，而是每一个网卡都要配置一个或多个IP地址。
CIDR在一定程度上环节了IP地址不够用的问题（提高了利用率，减少了浪费，但是IP地址的绝对上限没有增加），仍然不是很够用，这个时候有三种方法来解决：
- 动态分配IP地址：只给接入网络的设备分配IP地址，因此同一个MAC地址的设备，每次接入互联网中，得到的IP地址不一定是相同的；
- NAT技术
- IPv6：IPv6并不是IPv4的简单升级版，这是互不相干的两个协议，彼此并不兼容；IPv6用十六字节128位，来表示一个IP地址，但是目前还没普及
私有IP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.*，前八位是网络号，共16777216个地址
·172.16到172.31，前十二位是网络号，共1048576个地址
·192.168.*，前十六位是网络号，共65536个地址包含在这个范围中，都成为私有IP，其余的则成为公网IP
*一个路由器可以配置两个IP地址，一个是WAN口IP，一个是LAN口IP；
*路由器LAN口连接的主机，都从属于当前这个路由器的子网中，
*不同的路由器子网IP其实都是一样的（通常都是192.168.1.1），自网内的主机IP地址是不能重复的，但是子网之间的IP地址就可以重复了
*每一个家用路由器，其实又作为运营商路由器的子网中的一个节点，这样的运营商路由器可能会有很多级，最外层的运营商路由器，WAN口IP就是一个公网IP了。
*自网内的主机需要和外网进行通信时，路由器将IP首部中的IP地址进行替换（替换成WAN口IP），这样主机替换，最终数据包中的IP地址成为一个公网IP，这种技术成为NAT（网络地址转换）。
路由
路由的过程就是一跳一跳的过程，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；
那么如何判定当前这个数据包该发送到哪里呢？这个就依靠每个节点内部维护一个路由表；
路由表可以使用route命令查看
如果目的IP命中了路由表，就直接转发就可以了
路由表中的最后一行，主要由下一条地址和发送接口两部分组成，当目的地址与路由表中其他行都不匹配是，就按缺省路由条目规定的接口发送下一条地址。