【JavaWeb】网络层协议——IP协议

目录

IP协议结构

IP地址管理

特殊IP

解决IP地址不够用

动态分配IP地址

NAT网络地址转换

IPV6

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IP协议结构

  

版本：就是IP协议的版本号。目前只有 4 和 6。这里介绍的是IPV4

首部长度：单位是4字节。于TCP首部长度完全一致，也是可变的，因为有选项。

服务类型：八位中只有四位有效。服务类型就四种，表示方法是  其中的四位只有一位为                          1，其余都为0. 四种类型分别是：

                  最小延时，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本。这四种类型也就代表了IPV4工                    作时的四种状态。

总长度：整个报文的长度。这个值 - 首部长度 = TCP/UDP报文长度

               虽然这个总长度最大才64KB，如果数据大于最大值，那么IP就会把数据拆分，发                   送过去后再进行组装（都是再网络层进行）。

标识：被拆开的报文标识都一致，这样就方便组装它们。

标志：第一位保留

           第二位为1，表示标志报文长度超过MTU(指网络能够传输的最大数据包大小)，则丢               弃报文。

           第三位，类似结束标志。一组被拆开的最后一个分片此位为1，其他的为0。

片偏移：本质上标识被拆开片的前后顺序。是分片相对于起始的偏移量。

生存时间：一个报文在网络上能够传输的最大次数。虽然叫时间，但这是以次数来表示的。

                最开始设定一个值，比如32，该报文被一个路由器转发一次，值就减一，直到为                    0还没有发送成功，就丢弃该报文。（防止发送地址是错误的）

协议：表示当前在和是使用的哪个协议(UDP/TCP)。

首部校验和：仅对首部进行校验(使用CRC)，因为载荷部分已经校验过了。

源IP地址：发送方的IP地址。

目的IP地址：接受方的IP地址。

选项：最大可40字节。

数据：传输层的数据。

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IP地址管理

一个IP地址是由两部组成 网络号 和 主机号

网络号：标识网段。保证相互连接的网段具有不同的标识。这就是局域网。

主机号：标识主机。在同一网段内，主机间的网络号虽然一样，但主机号必须不同。

子网掩码：IP地址中，网络号和主机号的分界就是由子网掩码来区分的。

                在cmd中输入ipconfig就可以看到子网掩码了

点分十进制转成二进制：

1111 1111 1111 1111   1111 1111 1111 1111   0000 0000 0000 0000   0000 0000 0000 0000

计算：把IP地址转成2进制后，和子网掩码对应的2进制位进行逻辑与(只有都为1才是1)操作得出网络号；IP地址再减去网络号得出主机号。

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特殊IP

主机地址全为0：这就是网络号了，代表这个局域网

主机地址全为1：这就是广播地址，给同一个链路中的所有主机发送数据。UDP协议可以广播发送，当UDP往 192.168.0.225 这个地址发，局域网中的所有设备都可以收到。

123.*：用于本机环回测试，通常为127.0.0.1

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解决IP地址不够用

由于IP地址只有32位，最大标识也才 4,294,967,296 。完全不够给地球上所有的设备使用。为了解决IP地址不够用的问题，通常有以下方法：

动态分配IP地址

把不常用的IP地址分配给用的设备，这样就提高了利用率。但是治标不治本。

NAT网络地址转换

本质上是用一个IP地址代表一批设备。在NAT下把IP地址分成了两大类

内网IP(私有IP)：有  10.*      172.16.*~172.31.*          192.168.*

外网IP(公网IP)：除了内网都是公网IP。

公网IP必须是唯一的。私有IP可以在不同的局域网下重复。

 NAT虽然有效的解决了IP地址不够使用的问题，但是也让网络环境变得更加复杂。

IPV6

IPV6则是一个全新的协议，它有128位来表示地址，这是原来最大地址数量的4次方。足够使用了。不过IPV6和IPV4不兼容，所以升级换代就很麻烦。

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