基本概念
主機：配有IP地址，但是不進行路由控制的設備；
路由器：既配有IP地址，又能進行路由控制；
節點：主機和路由器的統稱；
協議頭格式
*四位版本號：指定IP協議的版本，對於IPv4來說，就是4。
*四位首部長度：IP頭部的長度是多少個32bit，也就是length*4的字節數，4bit表示最大的數字是15，因此IP頭部最大長度是六十字節。
*八位服務類型：三位有限權字段（已經棄用）四位TOS字段，和一位保留字段（必須置爲0）。四位TOS分別表示：最小延時，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本。這四者相互衝突，只能選擇一個，對於ssh/telnet這樣的應用程序，最小延時比較重要；對於ftp這樣的程序，最大吞吐量比較重要。
*十六位總長度：IP數據包整體佔多少個字節。
*十六位表示：唯一的表示主機發送的報文。如果IP報文在數據鏈路層被分片了，那麼每一個片裏面的這個id都是相同的。
*三位標誌字段：第一位保留（保留的意思是現在不用，但是還沒想好說不定以後要用到）。第二位置爲1表示禁止分片，這個時候如果報文長度超過MTU，IP模塊就會弄丟報文，第三位表示“更多分片”，如果分片了的話，最後一個分片置爲1，其他事0。類似於一個結束標誌。
*十三位分片偏移：是分片相對於原始IP報文開始處的偏移，其實就是在表示當前分片在原報文中的那個位置，實際偏移的字節數是這個值*8得到的，因此除了最後一個報文之外，其他報文的長度必須是8的整數倍（否則報文就不連續了）。
*八位生存時間（TTL）：數據報到達目的地的最大報文跳數，一般是64。每次經過一個路由，TTL -= 1。一直減到0還沒到達，那麼就丟棄了，這個字段主要是用來防止出現路由循環。
*8位協議：表示上層協議的類型。
*十六位頭部校驗和：使用CRC進行校驗，來鑑別頭部是否損壞。
*三十二位源地址和三十二位目的地址：表示發送端和接收端。
選項字段（不定長，最多四十字節）
網段劃分
IP地址分爲兩部分，網絡號和主機號
*網絡號：保證互相連接的兩個網段具有不同的表示；
*主機號：同一個網段內，主機之間具有相同的網絡號，但是必須具有不同的主機號；
*不同的子網其實就是把網絡號相同的主機放到一起；
*如果在子網中新增一臺主機，則這臺主機的網絡號和這個子網的網絡號一直，但是主機號不能重複。
通過合理的配置主機號和網絡號，就可以保證在相互連接的網絡中，每臺主機的IP地址都不相同。
手動管理子網內的IP是一個相當麻煩的事情，有一種技術叫做DHCP，能夠自動的給子網內新增主機節點分配IP地址，避免了手動管理的不變，一般的路由器都帶有DHCP功能，因此路由器也可以看做一個DHCP服務器。
曾經有一種劃分網絡號和主機號的方案，把所有的IP地址分爲五類：
*A類 0.0.0.0.-127.255.255.255
*B類128.0.0.0-191.255.255.255
*C類192.0.0.0-223.255.255.255
*D類224.0.0.0-239.255.255.255
隨着INERTNET的發展，這種劃分的侷限很快顯現出來，大多數組織都申請B類網絡地址，導致B類地址很快就分配完了，而A類卻浪費了大量的地址；
針對這種情況提出了新的劃分方案，稱爲CIDR
*引入了一個額外的子網掩碼來區分網絡號和主機號；
*子網掩碼也是一個三十二位的正整數，通過一串“0”來結尾；
*將IP地址和子網掩碼進行按位與操作，得到的結果就是網絡號；
*網絡號和主機號的劃分與這個IP地址是A類，B類，C類無關；
特殊的IP地址
*將IP地址中的主機地址全部設爲零，就成了網絡號，代表這個局域網；
*將IP地址中的主機地址全部設爲1，就成爲了廣播地址，用於給同一個鏈路中相互連接的所有主機發送數據包；
127。的IP地址用於本機環回測試，通常是127.0.0.1
IP地址的數量限制
我們知道，IP地址IPv4是一個四字節三十二位的正整數，那麼一共只有2的32次方個IP地址，大概是43億左右。而TCP/IP協議規定，每個主機都需要有一個IP地址。
但是實際上，由於一些特殊的IP地址存在，數量遠不足43億；另外IP地址並非是按照主機臺數來配置的，而是每一個網卡都要配置一個或多個IP地址。
CIDR在一定程度上環節了IP地址不夠用的問題（提高了利用率，減少了浪費，但是IP地址的絕對上限沒有增加），仍然不是很夠用，這個時候有三種方法來解決：
- 動態分配IP地址：只給接入網絡的設備分配IP地址，因此同一個MAC地址的設備，每次接入互聯網中，得到的IP地址不一定是相同的；
- NAT技術
- IPv6：IPv6並不是IPv4的簡單升級版，這是互不相干的兩個協議，彼此並不兼容；IPv6用十六字節128位，來表示一個IP地址，但是目前還沒普及
私有IP和公網IP地址
如果一個組織內部組件局域網，IP地址只用於局域網內的通信，而不直接連到Internet上，理論上使用任意的IP地址都可以，但是RFC1918規定了用於組件局域網的私有IP地址
·10.*，前八位是網絡號，共16777216個地址
·172.16到172.31，前十二位是網絡號，共1048576個地址
·192.168.*，前十六位是網絡號，共65536個地址包含在這個範圍中，都成爲私有IP，其餘的則成爲公網IP
*一個路由器可以配置兩個IP地址，一個是WAN口IP，一個是LAN口IP；
*路由器LAN口連接的主機，都從屬於當前這個路由器的子網中，
*不同的路由器子網IP其實都是一樣的（通常都是192.168.1.1），自網內的主機IP地址是不能重複的，但是子網之間的IP地址就可以重複了
*每一個家用路由器，其實又作爲運營商路由器的子網中的一個節點，這樣的運營商路由器可能會有很多級，最外層的運營商路由器，WAN口IP就是一個公網IP了。
*自網內的主機需要和外網進行通信時，路由器將IP首部中的IP地址進行替換（替換成WAN口IP），這樣主機替換，最終數據包中的IP地址成爲一個公網IP，這種技術成爲NAT（網絡地址轉換）。
路由
路由的過程就是一跳一跳的過程，所謂“一跳”就是數據鏈路層中的一個區間，具體在以太網中指從源MAC地址到目的MAC地址之間的幀傳輸區間
IP數據包的傳輸過程和問路一樣。
*當IP數據包，到達路由器時，路由器會先查看目的IP；
*路由器決定這個數據包是能直接發送給目標主機，還是需要發送給下一個路由器；
*依次反覆，一直到達目標IP地址；
那麼如何判定當前這個數據包該發送到哪裏呢？這個就依靠每個節點內部維護一個路由表；
路由表可以使用route命令查看
如果目的IP命中了路由表，就直接轉發就可以了
路由表中的最後一行，主要由下一條地址和發送接口兩部分組成，當目的地址與路由表中其他行都不匹配是，就按缺省路由條目規定的接口發送下一條地址。