一、IP 协议的定位
IP：IP 协议提供了一种能力，可以把数据从主机 A 跨网络的送到主机 B 的能力；
TCP：提供可靠性；
TCP / IP ：提供可靠的把数据从主机 A 跨网络的送到主机 B 的能力；
二、IP 协议的报头
4位版本号(version)：指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4.
4位头部长度(header length):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60字节.
8位服务类型（Type OfService）：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O）.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.
16位总长度（total length): IP数据报整体占多少个字节.1
6位标识(id):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.
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）.第二位置为1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文.第三位表示"更多分片"，如果分片了的话，最后一个分片置为0，其他是1.类似于一个结束标记.
13位分片偏移(framegament offset):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处在哪个位置.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）.
8位生存时间（Time To Live,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16位头部校验和：使用CRC进行校验，来鉴别头部是否损坏.32位源地址和32位目标地址：表示发送端和接收端.选项字段（不定长，最多40字节）：略
问题：IP 报文是如何分离报头和有效载荷的？
答：首部长度 + 总长度
问题：IP 协议如何把报文交给上层？
答：通过 8 位协议表示上层协议的类型；
三、网段划分
为什么要网段划分？
答：提升在全网中定位主机的效率，根据：IP 每次淘汰一个子网的所有主机，其实跟根据学号找学生一样；
是谁划分的？
答：运营商；
IP地址分为两个部分，网络号和主机号；
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；
我们在没有联网的时候，是没有 IP 地址的，所以：我们的 IP 是由路由器分配的；
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致，但是主机号必须不能和子网中的其他主机重复.
通过合理设置主机号和网络号，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.
那么问题来了，手动管理子网内的IP，是一个相当麻烦的事情，所以解决方案为：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IP的不便.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.
目标 IP 能够找到目标主机，是由网络拓扑结构决定的，是子网划分和路由配置决定的；
四、分片和组装
我们学习网络的本质：我们是在学习一个报文的整个生命周期！
因为链路层收到的 IP 报文（有效载荷）大小不能超过 MTU （1500字节），一旦超过，网络层就要进行分片和组装（例如：客户端的网络层进行分片，服务端的网络层进行组装）；
结论：分片和传输的过程，传输层不需要知道；
16 位标识是用来标识一个报文的唯一性的，如果分片了，分片报文的标识是相同的；分片不是简单的对 IP 报文进行分片，而是要对每一片添加 IP 报头：一个报文 -> 多个 IP 报文；
13位分片偏移(framegament offset):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处在哪个位置.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）.
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）.第二位置为1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文.第三位表示"更多分片"，如果分片了的话，最后一个分片置为0，其他是1.类似于一个结束标记.
如何组装：
1、如何区分分片报文和不分片报文？
答：如果更多的标志位为 1，并且最后一片的标志位为0，片偏移大于0；那么就是分片报文；
2、怎么保证挑出来的分片报文是完整的，怎么组装？
答：有第一片：偏移量为0，最后一片：更多标志位为：0，中间片：按照片偏移数字进行升序排序（当前报文的偏移量 = 上一个报文的偏移量 + 他报文的有效载荷的长度）；
细节：任意分片会导致整个报文进行重传（TCP 要求重传，而 UDP 真的丢包了）；变相的增加丢包的概率；所以 IP 通信过程中，分片就不能成为主流，因为分不分片由传输层说了算，所以这就是为什么 TCP 不把滑动窗口的数据一次性打成一个包发给对方的原因；所以滑动窗口发送的数据不能超过 1460 ；1460 是 MSS 的值；MSS ：最大段尺寸；