《TCP/IP详解》_卷一_IP与路由的选择

毫无疑问，IP是整个TCP/IP体系中最为重要的，也是最核心的协议。在体系中，IP直接连接硬件接口，对上，所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都以IP数据报格式传输。

 

IP的传输有两大特征：不可靠和无连接。不可靠性意味着它不能保证IP数据报一定会成功的达到目的地，只负责传输，而不保证什么。记住，任何可靠性的保证都要由上层服务来提供，如TCP。无连接这个术语的意思是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。对IP来说，每个IP数据报的地位都是相等的。所以，当你向某个目的方依次发送2个IP报A和B（先A后B），B可能先于A到达。

 

 

 

IP首部：

一般来说，若不包括可选项的话，IP首部一共有20字节。

 

版本号及首部长度：第一个字节Byte包括2部分，前4bit表示版本号，现在我们用的版本叫IPv4，其值为4固定不变.后4bit表示首部长度，需要注意的是，其单位为4byte，也就是说一般的IP报文（即没有可选项）的首部长度值为5（4byte）

 

服务类型（TOS）：一共一个byte，包括3bit的优先权子字节（现在已被忽略，你不用管它），4bit的TOS子字段和1bit的未用位。4bit的TOS分别表示：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中一个为1，或者全为0.未用位必须置0.

 

IP报总长度：占2byte，指整个IP数据报的总长度，以字节为单位。理论上说，IP报文一共可达65535字节，但实际上，IP报文的长度远远小于这个值的。IP报文在以太网，也就是我们一般用的网，最小报文长度为46字节。

 

16bit的标识字段，3bit的标志，13位片偏移：这三个值我在前面的TCP协议简介中简单讲到过。以后若讨论到IP的分片和 重组的时候再详细讨论。

 

TTL（Time-to-live）生存时间字段：占1个byte这个字段限定了数据报可以经过的最多路由器个数，指定了数据报的生存时间。其初始值由源主机设置（通常为32或64），IP报没进过一个路由，其值就减一。当TTL的值减至0时，该IP报文就会被丢弃。

 

协议字段：占1byte。这个值可以识别是哪种协议向IP发送报文。

 

首部检验和：占3byte，即16bit。在前面讲TCP时讲过，检验和是路由或主机判断IP报文有没有被修改或者错误的一个保证。注意，这里的检验和只对IP首部进行检验，而不涉及IP报文中的数据。TCP、UDP等报文首部有各自的首部检验和保证其正确性。

 

源IP地址和目的IP地址：这个理解起来应该简单吧。都是32bit的。

 

 

PS，关于检验和的求法：首先将首部检验和置0，然后对IP报文中每16bit进行二进制反码求和，结果存在检验和中。当接收方在接收到一个IP数据报时，同样对首部进行16bit反码求和，由于接收方在计算的时候算进了首部的检验和，因此结果将是全1的。若结果不全是1，IP报文将被丢弃。还要注意的是，由于TTL在经过路由器时会减1，因此，检验和要相应加1，而不用重算。

 

 

 

 

IP路由选择：

从概念上来讲，IP路由选择是简单的，特别是对主机来说。

 

IP的路由选择其实就类似于递归算法，它简单的将IP寻路分为2种情况：主机和目的主机直接相连，或者，数据报将发送到默认的路由器，并假定此路由与目的主机相连，由它来寻路。

 

 

IP路由选择是一个逐跳式的过程。IP层会在内存中存储一个路由表，这个表保存了与该主机相连的路由信息。当一个IP达到，IP层会搜索路由表，并在其中找到最合适的下一站路由来发送信息。这个算法是复杂的，这里也就不详细讨论了，等我弄懂了再说。