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IP协议.

ds 2025/5/11 9:42:25

IP 协议是互联网的核心协议，工作在网络层。它给网络中的设备分配唯一的 IP 地址，把上层数据封装成数据包，然后根据目的 IP 地址通过路由器等设备进行转发，实现数据在不同网络间的传输。它还能在必要时对数据包进行分片和重组，以适应不同网络的 MTU 限制，为互联网上的设备通信提供了基础的寻址和数据传输功能。

IP 地址就像是网络中每个主机的 “身份证”，具有标识主机身份和位置的作用。

ip由网络号和主机号构成：

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。

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。

ip报文：

有类地址分类 ：

它是ip最基础的分类，把IP地址可以分为五类：A\B\C\D\E，不好的是它对每一个类区分以后会有不同的要求，而且数量上有限制。

针对这种效率不高的情况提出了新的划分方案，称为 CIDR (Classless Interdomain Routing)：

引入一个额外的子网掩码 (subnet mask) 来区分网络号和主机号；
子网掩码也是一个 32 位的正整数。通常用一串 "0" 来结尾；
将 IP 地址与子网掩码进行 "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 类还是 C 类无关；

通过将 IP 地址与子网掩码的反码进行按位与运算，得到的结果就是主机号；通过让 IP 地址和子网掩码进行按位与运算，就能得到网络号。

所以在这个子网范围里面不存在网络号主机和广播主机，所以可以用的主机只有256-2=254个

主机号就是.0广播号就是.255(也就是ip的首位和末位)

特殊的 IP 地址

将 IP 地址中的主机地址全部设为 0，就成为了网络号，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 (loop back) 测试，通常是 127.0.0.1

CIDR 在一定程度上缓解了 IP 地址不够用的问题 (提高了利用率，减少了浪费，但是 IP 地址的绝对上限并没有增加)，仍然不是很够用。这时候有三种方式来解决：

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 16 字节 128 位来表示一个 IP 地址；但是目前 IPv6 还没有普及；

私有 IP 地址和公网 IP 地址

如果一个组织内部组建局域网，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 RFC 1918 规定了用于组建局域网的私有 IP 地址

10.*，前 8 位是网络号，共 16,777,216 个地址
172.16. 到 172.31.，前 12 位是网络号，共 1,048,576 个地址
192.168.*，前 16 位是网络号，共 65,536 个地址
包含在这个范围中的，都成为私有 IP，其余的则称为全局 IP (或公网 IP)；

也就是说，私有和共有都是有规定的：在某个范围内是私有其余就是公有了！

在日常生活中其实都使用的公有IP，私有IP比较少见，例如云服务器就是私有！

NAT技术：

在我看来就是一个转发技术：NAT 就像一个 “翻译员”。家里或公司里很多设备用的是不能直接连外网的私有 IP 地址，没法直接和外网通信。NAT 路由器就把这些设备的私有 IP 地址，转换成能连外网的公网 IP 地址。比如你家电脑想上网，它的私有 IP 地址别人不认识，NAT 路由器就把这个地址换成自己的公网 IP，再把上网请求发出去。等外网有回应了，NAT 路由器又能把回应里的公网 IP 换回你家电脑的私有 IP，这样你家电脑就能正常上网了。而且，它还能让好多设备共用一个公网 IP，就像很多人用一个 “身份证” 出门一样，既省了公网 IP 的数量，又能把家里、公司里设备的真实 IP 藏起来，让外面的人不容易找到，更安全。

公有+私有=互联网