IP协议详解

Posted 2022-11-30 _Karry

文章目录

• IP服务的特点
• IPv4头部结构
• IP分片
• IP路由

IP服务的特点

IP协议为上层提供无状态、无连接、不可靠的服务
无状态是指IP通信双方不同步传输数据的状态信息，IP数据报的发送、传输和接受都是相互独立、无上下文关系的。最大的缺点是无法处理乱序和重复的IP数据报。接收端的IP模块只要收到了完整的IP数据报（如果是IP分片的话，IP模块先重组），就将其数据部分上交给上层协议。
虽然IP数据报头部提供了一个标识字段用以唯一标识一个IP数据报，但是这是为了处理分片和重组，而不是用来指示接收顺序。

无连接是指IP通信双方不长久地维持对方的任何信息。

不可靠是指尽最大努力交付，发送端的IP模块一旦检测到IP数据报发送失败，就通知上层协议发送失败，而不会试图重传。

IPv4头部结构

具体功能描述详见之前的文章

IP分片

当IP数据报的长度超过帧的MTU时，就会被分片。分片可能发生在发送端或者中转路由上，而且也可能在传输过程中被多次分片。最终在目标机器上重新组装

IP头部的数据报标识值、标志和片偏移为分片提供了足够信息。每个IP数据报都具有自己的IP头部，具有相同的标识值，但具有不同的片偏移。并且除了最后一个分片，其他分片都将设置MF标志。

IP路由

IP协议的一个核心任务是数据报的路由，即决定发送数据报到目的机器的路径。

从右往左看，如果IP数据报的头部中目的IP地址是本机IP地址或者广播地址，即该数据报是发送给本机的，则IP模块就根据数据报头部中的协议字段决定将它派发给哪个上层应用（分用）。

如果IP模块发现这个数据报不是发给本机的，就调用数据报转发子模块来处理该数据。
IP数据报应该发送至哪个下一跳路由（或者目标机器）以及经过哪个网卡来发送，就是IP路由的过程，其核心结构就是路由表。这个表按照数据报的目标IP地址分类，同一类型的IP数据报将被发往相同的下一跳路由（或者目标机器）

虚线箭头表示路由表更新的过程。这一过程是通过路由协议或者route命令调整路由表，使之更适应最新的网络拓扑结构。