IP协议

IPv4

32位源IP 地址 / 32位目的IP 地址

基本知识：

在 IP 报头中一般表示为 32位二进制整数
日常生活中的 IP 一般将 32位二进制整数，也就是 4字节的二进制整数，分割为 4个部分，每个部分用 0~255 十进制整数表示，形如 176.12.215.122，称为点分十进制

注意：

如果当全世界上网设备都拥有一个唯一且不重复的 IP 地址时，我们 IP报头中的 32位整数仅能表示 42亿9千万台设备，这显然是不够用的

解决方案：

动态分配 IP地址：全世界上网设备并不全在同一时间段进行上网，此时可以以此为基础进行 IP地址的动态分配，但是该方案仅提高了 IP地址的利用率，IP地址的总数并未增加！
使用 IPv6：用 128位，也就是 16 字节来表示 IP地址，相当于 IPv4 能表示设备数量的 4 次方，也就是 42亿9千万 * 42亿9千万 * 42亿9千万 * 42亿9千万这么庞大的数量，为全世界的设备都分配一个 IP地址都是绰绰有余的
NAT 网络地址转换：本质为一个 IP地址代表一批设备，进一步提高 IP地址的利用率

NAT 将 IP地址分为两大类：

内网 IP（私网 IP）：10.* 或 172.16.* ~ 172.31.* 或 192.168.*
外网 IP（公网 IP）：除私网 IP 以外均为公网 IP

规则：

公网IP 必须是唯一的
私网IP 在不同局域网内可以重复使用
私网中的某一设备想访问公网的设备，需要用到对应的 NAT设备（路由器），将 IP地址进行映射，从而完成网络访问
公网的设备无法直接访问私网的设备
不同局域网的私网设备无法直接相互访问

查看本机的私网IP：

打开 cmd 输入 ipconfig

红框部分为本机电脑的私网IP

查看本机的公网IP：

打开浏览器搜索 IP地址

点开上图红色箭头所示链接

红框部分为运营商路由器为本机提供的公网IP

NAT 具体工作流程图：

总结：

虽然 IPv6 能满足我们的需求，但是现今世界还是主要使用 IPv4 + NAT + 动态分配来进行网络的组件，其中最重要的原因是 IPv6 和 IPv4 不兼容，如需更换 IPv6 则需更换路由器等网络设备，所带来的经济效益十分的低！

IP 地址管理

IP地址分为两部分：

网络号：标识网段，保证相互连接的两个网段有不同的标识（局域网）
主机号：标识主机，主机之间具有相同的网络号，但必须有不同的主机号

如何划分网络号和主机号？

通过子网掩码

特点：左边都为1，右边都为0
图中子网掩码为 255.255.255.0（家用设备最常见的）
即 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
1 的部分描述该 IP 有多少位为网络号，0 的部分描述该 IP 有多少位为主机号

特殊 IP

IP地址的主机地址全部设为 0 ，变为网络号，代表这个局域网
IP地址的主机地址全部设为 1 ，变为广播地址，用于给同一个链路中相互连接的所以主机发送数据，使用 UDP 往该地址发送数据报，整个局域网所以的设备都能收到
127.* 的 IP地址用于本机环回测试，通常为 127.0.0.1
主机号为 1，通常为网关IP，也就是网络的入口，也可自行配置

路由选择

核心思路：

问路

具体思路：

每个路由器会保存一定的周围设备的信息（路由表）
IP数据报每经过一个路由器，需要匹配路由表，来看下一步咋走
如果路由表有匹配项（认识路）则直接按照要求走
如果没有匹配项（不认识路）则会提供一个默认路径，大体方向是对的
循环上述过程，直到到达目的IP

注意：

每经过一个路由器问一次，同时 TTL-1，如果减到 0 ，还未到达目的IP ，该 IP数据报将被直接丢弃
当然 TTL 的值为32，足够将 IP数据报传输给全世界任何地方