公网IP全球具有唯一性
ip用点分十进制标识（IPV6）
eg.
121.41.6.245，范围为0,255.0,255.0,255.0,255
目的ip地址 = 目标网络 + 目标主机
主机：配有ip，但是不进行路由控制
路由器：配有ip，且进行路由控制
IP的核心作用：把数据包跨网络转发到目标主机
但是转发到目标主机不一定成功（可能丢包），如果丢包了，就需要TCP协议处理（重传）
上图所示，左边是传输层报头的结构，右边是网络层报头的结构
网络层传输的路径就是由源IP地址和目的IP地址决定的
IP报头的解包：
IP报头报头包括前面20个字节和选项，后面的数据则是报文的有效载荷
IP的报头有里包含四位首部长度，IP报文在计算长度时存在四字节的基本单位
所以实际上报头的取值范围为 20, 60，有四十个字节的选项
去掉前20个字节，剩余的就是选项
16位总长度则是包括了有效载荷的整个报文大小
IP报文通过4位首部长度和16位总长度来进行解包和封包
8位协议字段用来处理分用问题
在tcp/udp封装时，会将自己的协议号填上
根据8位协议，报文技能够继续向上选择tcp或udp继续解包
8位服务类型包括3位优先权字段（已弃用），4位TOS字段和1位保留字段
可以选择要用什么样的方法来转发报文（最小延时，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本）
**8位生存时间（TTL）**是报文的生存时间
TTL是一个计数器，每经过一个路由器，计数器--，如果减到0，还没有到达，就就丢弃报文
这是为了防止出现路由循环
子网划分
IP地址 = 网络地址 + 主机地址
同一个子网的IP地址的网络号（网络标识）是一致的（前三位是网络号，一个子网中的网络号都一致）
路由器存在两个IP地址，因为路由器同时属于两个子网
家里第一个入网的设备是路由器，路由器具有构建子网的能力
子网划分可以更快的找到目标IP，根据网络号找到对应的IP地址，查找效率更高
不用再一个一个ip遍历
报文再进行转发的过程中，在到达目标网络之前，只关注IP中的目标网络部分
不同的子网就是把网络号相同的主机放到一起
过去的划分网络号和主机号的方案：
IP地址总共32位
IP地址可以分为ABCDE五类
其特点和范围如下
子网掩码
但是由于大部分组织都申请B类网络地址，导致B类地址很快就分配完了，而A类浪费了大量地址
为此引入了新的划分方案：子网掩码
子网掩码也是32位的正整数，通常用一串0结尾
将IP地址和子网掩码进行按位与，得到的结果是网络号
网络号和主机号的划分与这个地址是A类，B类还是C类无关
全0和全1分别位网络号和广播地址，是特使ip，不能分配给主机，因此实际上的子网地址范围为
256 - 2 = 254
IP地址的数量限制
IP地址总共有2^32个，而每一个主机都需要一个IP地址
同时由于特殊IP地址的存在，数量原不足2^32个
因此会采用：
1.动态分配IP地址
2.NAT技术
3.IPv6（用16个字节，总共128位）
来解决IP地址不足的问题
私有IP地址和共有IP地址
局域网中使用的私有IP地址，理论上可以随便使用
但是规定了私有IP地址：
私有IP，只能用来组建局域网，不能出现在公网中
私有IP由于只在内网中使用，所以不同的子网，IP地址可以重复
但是公网IP不能重复
我们的报文必须经过运营商的转发，才能到达公网
内网到公网的过程：
报文从主机转发到家用路由器，然后将src（源IP地址）替换成所经过路由器的WAN口IP
然后该报文会被转发到运营商的出入口路由器
然后继续修改src，替换成所经过路由器的WAN口IP
至此，源IP和目标IP都变成了公网IP
然后通过公网转发，随后目标IP地址的主机进行应答
根据dst发送回公网的原本的位置
这就是NAT技术
NAT技术缓解了IP地址不足的问题
因为他单独切分了一部分IP，只用他来做内网
这样IP地址就可以被重复利用了
全球网络就是对全球公网IP地址进行划分的过程
划分公网IP由各国家，公司，学校等进行申请的
有路由表存储目标网络的IP地址与其对应的地区
eg.
在查路由表时，如果找不到，就会找缺省路由，缺省路由通常是上一级路由，省级路由器的缺省路由是国际路由
路由
路由的过程就是子网间跳跃的过程
路由器要配置默认路由（缺省路由）
路由器的路由表找不到目标IP，就会找缺省路由，升到上一级路由，再进行寻找
目标IP = 目标网络 + 目标主机
在网络里通过目标网络寻找，到达目标网络后，通过目标主机寻找
主机 + 路由器是自己的网络层，记录配置了自己的路由表信息
可以使用route来查询路由表
转发过程：
IP报文转发的过程，本质就是在各个子网间进行转发
IP主要解决的核心问题就是路径选择（淘汰其他子网）
IP转发过程：
1.寻找目标网络
2.内网进行转发
数据链路层规定，单次发送的数据帧的有效载荷的长度不能超过MTU（一般为1500）
IP报文太长了，会进行分片，分片工作通常由网络层进行
分片后也由网络层进行组装
分片和组装的详细信息被包括在报头中
分片的报文，如果有任意一个丢失，就会判定丢包
分片之后，丢包率增加了
分片不能作为网络发送的主流
所以要尽量减少分片，就要传输层不要发送太大的报文段
如果分片，则16位标识必须全为1
三位标志位，第一位保留，第二位表示禁止分片，如果该位置为1，且报文长度超过MTU，则丢弃该报文，第三位表示更多分片，如果分片了，最后一个分片位置为0，其他为1
13位片偏移是分片相对于原始IP报文开始处的偏移
接收方可以根据16位标识位，片偏移和三位标识来判断是否分片
接收方根据16位标识，确认分片是否放在一起
然后根据片偏移进行升序排序
如果报文开头+偏移量=下一个报文的地址，重复这个过程就能确认是否收起所有分片
片偏移，是数据相对与原始IP报文有效载荷的开始偏移量
片偏移具体的数字，必须是8的整数倍，因为片偏移的数字是实际数据 / 8
8 = 2^3,0, 2\^13\*2\^3 = 2\^16
因为前面的三位被分片标志位占用了
分片后，每一片，都是一个IP报文，每一片都要包含IP报头
所以分片时，不包括报头，直接分片有效载荷，然后填充16位标识，3位标识和13位片偏移
一个分片最多填充1480字节有效载荷+20字节报头
