IP協議是TCP協議棧中的核心協議，也是網絡編程的基礎之一。
網絡層概述
IP服務特點:
IP協議爲上層協議提供無狀態，無連接，不可靠的服務。
- 無狀態：IP通信雙方不同步狀態傳輸信息，因此所有IP數據報的發送和接收都是相互獨立的，這樣也就造成了它無法處理亂序，重複的IP數據報。相對於面向連接而設定的，例如TCP協議，它能夠自己處理亂序，重複的報文段。他遞交給上層的內容絕對是有序的正確的。但是IP協議的狀態也是有優點的，它簡單高效，因爲我們無需爲保證它的狀態而分配一些內核數據結構。
- 無連接：通信雙方都不長久的維持對方的任何信息，那麼就需要上層協議去指定傳輸的IP地址。
- 不可靠服務：不可靠指的是IP協議不能保證IP數據報完整並且準確的到達接收端。因此使用IP的上層協議需要自己做數據確認，超時重傳等可靠傳輸機制。
IPv4頭部結構:
圖一：
IPv4頭部結構包含20個字節。另外最多包含40個選項字節。
- 4位版本號：指定IP協議的版本
- 4位頭部長度：標識有多少個四字節。
- 8位服務類型（TOS）：包括一個3位的優先權字段（現在已經被忽律），4位TOS字段（最小延時，最大吞吐量，最高可靠性，最小費用），1位保留字段。以上信息決定了IP協議的可彈性。
- 16位總長度（字節數）：整個IP數據報的長度。就是說IP數據報的最大程度就是2^16－1。因爲MTU的限制。最大傳輸不可能達到這個值。
＝＝＝＝＝＝分片傳輸實現原理＝＝＝＝＝＝＝＝＝
- 16位標識別：唯一標識主機發送的每一個數據報。初始值有系統隨機生成。每發送一個數據報，該值就＋1.因此同一個數據報的分片都具有相同的標識值
3位標誌：
（1）第一位是有保留的
（2）第二位表示禁止分片（如果對這位進行了設置，IP模塊將不會對數據報進行分片，所以可以想象一下我們剛纔提到的，如果這個數據報的長度超過MTU，這段數據報就會被丟棄，返回ICMP差錯報文）
（3）第三位表示等多分片（除了IP數據報的最後一個分片外，其他分片都設置爲1）。
- 13位偏移：是分片相對原始IP數據報開始處的偏移。
這三個字段協同工作行形成了IP分段的功能。
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- 8位生存時間（TTL）：它是數據報到達目的地前允許經過的路由跳數。在發送過程中，每經過一個路由，該值就減1.當TTL位0時，路由器會丟棄這個數據報，返回ICMP差錯報文。它可以防止數據陷入路由循環。
- 8位協議涌來區分上層協議。ICMP位1，TCP爲6，UDP位17
- 16位頭部校驗和：它是由發送端進行填充。接收端對其進行CRC校驗算法，來檢驗頭信息在傳輸過程中是否被損壞。
- 32位原端IP：表示發送端IP
- 32位目的IP：表示接受端IP
- IPv4頭部可變長的選項部分，最多包含401個字節，可選的IP選項包括：（1）紀錄路由，（2）時間戳，（3）鬆散源路由選擇，（4）嚴格路由選擇 （這些的介紹會在以後進行分享）