IP协议是“不可靠无连接”的传输协议，作为TCP/UDP的基础协议，其作用和地位不可置疑，以下做简要的笔记，注意本文主要是针对IPV4；
参考《TCP/IP详解 卷1 协议》
一. 协议定义和组成
如上图所示，IP协议首部至少包含20个字节，这20个字节中描述了IP协议包的基本信息；
1.版本（4bit）：描述IP协议的版本；
2.首部长度（4bit）：4bit表示最多15个32bit字（即60个字节=20字节+额外的字节）；
3.服务类型（TOS，8bit）：“优先权子字段（3bit，基本废弃）”、“TOS子字段（4bit，分别代表最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最小费用）”、“未用位（1bit）”；
4.协议总长度（16bit）：表示最多65535个字节；
5.标识（16bit）：用于标识IP包的唯一性，每生成一个数据包，该数字自增；
6.分片标志（3bit）：用于告诉IP层，该IP包在是否分片（若分片则等所有包到了才处理）；
7.分片偏移（13bit）：用于告诉IP层，该IP包在完整IP包中分片偏移；
7.生存时间（TTL，8bit）：数据包最多可以经过的路由层数（通常为32或者64），每经过一层路由ttl–，当ttl为0时，路由器发送icmp报文通知主机；
8.协议（8bit）：用于表示该IP包用于什么协议，注意该编码时网络层自身的编码，和上层如传输层的编码无关；
9.首部校验和（16bit）：将首部每两个字节取反求和（其中的16位检验码部分置0计算），用于校验首部的正确性；
10. 源IP和目的IP（各32bit）
注意：在网络数据流中，IP包是以大端（big endian）的形式封装
二. 其他的一些相关知识
- 链路层中最小的数据帧长为46字节，但并不要求能够接收超过576个字节，因此IP层就出现了分片的需求；而TCP包在传输层就对用户数据进行了分片，即这个对TCP的传输效率影响不大；而应用层中使用UDP的高层协议如TFTP，则限制了用户数据长度为512个字节；但现实是，大多数的实现允许超过8192（8K）个字节的IP数据报；
- IP层在内存中维护着一个路由表，用于快速进行ARP查询；
- NAT中Ping的处理，是利用icmp中的标识符完成类似于tcp/udp端口的作用；
三. IP层中路由的基本知识
1.网络地址和主机地址共同组成了IP地址（IP地址&地址掩码=网络地址，ip地址-网络地址=主机地址）；
2.对于接收到的IP包，IP层首先判断自身是否目的地址或者该包是否广播包，如果是的话，则交给指定的协议模块进行处理，如果否定的话，若开启路由模式则根据路由表对IP包进行转发，否则抛弃这个IP包；
3.路由表中每一项有以下信息：
（1）目的IP地址，分为网络地址和完整的主机地址，目的地址主机号为0时，则表示网络地址（表示发给该网络的所有主机），若主机号非0，则表示特定主机地址（发给特定主机）；
（2）下一站路由器的IP地址；
（3）标志：一个表示网络地址还是主机地址，另一个表示下一站理由器是真正的路由器还是直连的接口；
（4）数据包传输指定的网络接口；
4.IP路由表选择策略：
（1）先搜索和目的IP地址完全匹配的表目，并将数据包发给下一站的路由器或直连的网络接口；
（2）再搜索和目的网络地址完全匹配的表目，并将数据包发给下一站的路由器或直连的网络接口；
（3）上述两种都不成功时，则找默认表目进行处理；