IP基础（1）

IP最大的意义，在于路径选择

绪论

IP=网络号+主机号

比如我们去天安门，首先要先是到北京对应的网络号，到了北京后，再在里面找到天安门对应的号码
先找对方的所在网络的网络号，再找它在这个网络里面的子网络号

TCP vs IP 各自解决什么问题

a. 决策问题vs 执行问题
b. IP提供了一种能力， 较大概率将数据从A主机跨网络传送给主机B的能力
IP层不提供可靠性机制

基本概念

主机：配有ip地址，也会进行路由控制（端到端）
路由器：配有ip地址，进行路由控制（路上的点到点）
节点：主机和路由器的统称
数据段：数据流，一段一段数据进行ip到达

IP报头

如何分离与封装 ，如何向上交付

标准长度20字节
4位首部长度:和TCP 的4位首部长度一样
16位总长度:报文总大小，用来解决TCP粘包问题，进行分离报头和有效载荷，只针对自己的报文，不对分片负责
8位协议:交付给上层的什么协议（TCP或UDP），这个是我们来填充的，应用层填充的，用来解决分用问题，向上交付
16位首部校验和:路上传输的时候，保证数据的准确性
32位源IP：从哪里来
32位目的IP：到哪里去,交付给谁
4位版本:基本都是IPV4
8位服务类型：3位优先权字段（弃用了），1位保留字段（必须为0），4为TOS字段，分别表示，最小迟延，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本，只能选其一，比如ssh，最小延迟比较重要,中间路由器都能看到
8位生存时间TTL:每经过一个路由器，TTL-1，减到0，就不再被转发，在网络里面传输，等了好久没有达到，这个报文就丢弃了，避免网络资源浪费
16位标识:如果没有分片，不同的报文，标识符是不一样的，如果分了片，标识符是一样的，（相同标识符代表的是同一个报文）
13位片偏移:报文的有效载荷在原始报文的原始报文中有效载荷中的偏移量，就可以进行组合，自己偏移量+报文长度就是下一个片偏移量的开始
3位标志:

• 1位保留（还没用，或者还没想好怎么用），
• 1位标志禁止分片（如果被设置为1，假如上层给链路层1800byte>1500byte，也不会被分片，就丢弃了）,
• 1位标志更多报文（分片后后面还有报文），1代表后面还有报文，0代表最后一个报文

IP分片

IP分片不是大部分情况

1. 为什么要分片

   数据链路层一次可以往网络里面发送的数据大小是有限制MTU：1500字节

2. 网络层向数据链路层传输有大小限制，如果IP报文过大，如何处理呢?

   IP报文过大，就要就行分片

3. 为什么要在网络层就行分片

   因为分开的报文，都要添加ip报头，只有网络层才能够添加IP报头，有报头才能够在网络里面传送
   ，因为链路层无法得知网络层的任何细节，实现了解耦

4. 那么谁来组转呢

   所以报文必须有组转细节，谁分片谁组装，对端的网络层ip协议来进行组装，分片的过程传输层不知道，也不需要知道 ，在我们这边的网络层进行分片，到对端的网络层进行组装，传输层就没法感知到发送的报文被分片了

5. 分片就真的好吗？

   万一丢失了一个怎么办？可能会提高丢包的风险
   组装失败，对端整个报文全部丢弃，对端一个都收不到，就相当于丢包了，对于TCP来说可以重传
   对于UDP来说，就丢失了，

6. 如果我不想分片，谁说了算

   传输层决定，什么时候发，怎么发，发多少的问题，TCP控制自己的单个报文大小1480，就不用分片了
   UDP没有发送缓冲区，就没有办法了

7. 如何组合呢

   我们把相同标识符放在一起，按偏移量进行升序排序，进行组合

8. 我怎么知道有没有报文丢失呢？

   最开始丢了，中间丢了，最后的丢了
   排列在一起，片偏移的0没了，最开始的丢了
   从第一个报文的偏移量+有效长度=下一个报文的偏移量，以此类推，就可以找到，中间丢失的情况
   报文的最后一个标志位为0，代表最后的没丢

9. 接收方，如何得知报文时独立的，还是一个分片的

   正常报文直接向上交付，分片报文要进行组合排序
   未经过分片的报文，13位片偏移=0，3位标志位的标志设置位0
   其他的都是经过分片的报文 ，就放到一个容器里面进行整合，再向上交付

分片的原理

假如传输层给网络层发送了1500个字节

• 对于网络层来说1500就是有效载荷大小
• 网络层加上自己的报头20字节，总共1520个字节，超过了1500字节，就要进行分片
• MTU=1500字节，1500=1480+20（ip的报头，传到链路层中，每个报文的有效载荷最大只能是1480
  伪代码
• 将每个分片好的1500交付给链路层

X=1500；//传输层发送给链路层的大小1500
vector<int> res;//这里面存储，数据分片后每一块的字节
while(X>=1480)
{
new=1480;
res.push(new);
X-=1480;
}
if（X）
{
	res.push(X);
}
for(auto e:res)
{
	// 给每一个报文添加上报头，都是拷贝同一个报头
}
1
2
3
4
5
6
7
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网段划分