一引言
I P提供不可靠、无连接的数据报传送服务不可靠（u n r e l i a b l e）的意思是它不能保证 I P数据报能成功地到达目的地。 I P仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区， I P有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送 I C M P消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来
提供（如T C P）。
无连接（c o n n e c t i o n l e s s）这个术语的意思是I P并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。这也说明， I P数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是 A，然后是B），每个数据报都是独立地进行路由选择，可能选择不同的路线，因此 B可能在A到达之前先到达。
二IP首部
IP数据报的格式：
4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是 0～7 bit，其次8～15 bit，然后1 6～23 bit，最后是24~31 bit。这种传输次序称作big endian字节序。由于T C P / I P首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。以其他形式存储二进制整数的机器，如little endian格式，则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。
ip报文普通首部长为20字节最长为60字节(15*4)；
服务类型（TO S）字段包括一个3 bit的优先权子字段（现在已被忽略），4 bit的TO S子字段和1 bit未用位但必须置0。4 bit的TO S分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均为0，那么就意味着是一般服务
TOS字段的设置：
现在大多数的T C P / I P实现都不支持TO S特性，但是自4.3BSD Reno以后的新版系统都对它进行了设置。另外，新的路由协议如 O S P F和I S - I S都能根据这些字段的值进行路由决策。(S L I P一般提供基于服务类型的排队方法，允许对交互通信数据在处理大块数据之前进行处理。由于大多数的实现都不使用 TO S字段，因此这种排队机制由S L I P自己来判断和处理，驱动程序先查看协议字段（确定是否是一个 T C P段），然后检查T C P信源和信宿的端口号，以判断是否是一个交互服务。一个驱动程序的注释这样认为，这种“令人厌恶的处理方法”是必需的，因为大多数实现都不允许应用程序设置TOS字段)
总长度字段是指整个I P数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道I P数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长 1 6比特，所以I P数据报最长可达6 5 5 3 5字节但是主机要求不能超过576字节的数据报(tcp把用户数据分段一般不受此限制的影响)udp限制用户数据报长度512字节事实上现在大多数实现特别是支持nfs的实现允许超过8192的ip数据报，总长度字段是I P首部中必要的内容因为但ip数据报过短时链路层则要根据此补充到最小帧长进行发送
T T L（t i m e - t o - l i v e）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。T T L的初始值由源主机设置（通常为3 2或6 4），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去1。当该字段的值为 0时，数据报就被丢弃，并发送 I C M P报文通知源主机。
首部检验和字段是根据I P首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。 I C M P、I G M P、U D P和T C P在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。
为了计算一份数据报的 I P检验和，首先把检验和字段置为 0。然后，对首部中每个 16 bit进行二进制反码求和（整个首部看成是由一串 16 bit的字组成），结果存在检验和字段中。当收到一份I P数据报后，同样对首部中每个 16 bit进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和，因此，如果首部在传输过程中没有发生任何差错，那么接收方计算的结果应该为全 1。如果结果不是全1（即检验和错误），那么I P就丢弃收到的数据报。但是不生成差错报文，由上层去发现丢失的数据报并进行重传。
任选项字段：
这些任选项定义如下：
（1）安全和处理限制（用于军事领域，详细内容参见 RFC 1108[Kent 1991]）
（2） 记录路径（让每个路由器都记下它的 I P地址，见7 . 3节）
（3） 时间戳（让每个路由器都记下它的 I P地址和时间，见7 . 4节）
（4） 宽松的源站选路（为数据报指定一系列必须经过的 I P地址，见8 . 5节）
（5）严格的源站选路（与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址）。
这些选项很少被使用，并非所有的主机和路由器都支持这些选项。
三 IP的路由选择
I P路由选择主要完成以下这些功能：
1) 搜索路由表，寻找能与目的 I P地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）
2) 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。
3) 搜索路由表，寻找标为“默认（ d e f a u l t）”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。
如果上面这些步骤都没有成功，那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或“网络不可达”的错误。
四 子网寻址
1 子网对外部路由器来说隐藏了内部网络组织（一个校园或公司内部）的细节.
2子网对于子网内部的路由器是不透明的。
五子网掩码
给定I P地址和子网掩码以后，主机就可以确定 I P数据报的目的是：(1)本子网上的主机；(2)本网络中其他子网中的主机；(3)其他网络上的主机。如果知道本机的 I P地址，那么就知道它是否为A类、B类或C类地址(从I P地址的高位可以得知)，也就知道网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。
举例
假设我们的主机地址是1 4 0 . 2 5 2 . 1 . 1（一个B类地址），而子网掩码为2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0（其中8b i t为子网号，8 bit为主机号）。
• 如果目的I P地址是1 4 0 . 2 5 2 . 4 . 5，那么我们就知道B类网络号是相同的（ 1 4 0 . 2 5 2），但是子网号是不同的（1和4）。用子网掩码在两个I P地址之间的比较如图3 - 8所示。
• 如果目的I P地址是1 4 0 . 2 5 2 . 1 . 2 2，那么B类网络号还是一样的（ 1 4 0 . 2 5 2），而且子网号也是一样（1），但是主机号是不同的。
• 如果目的I P地址是1 9 2 . 4 3 . 2 3 5 . 6（一个C类地址），那么网络号是不同的，因而进一步的比较就不用再进行了。
六 特殊情况的IP地址
经过子网划分的描述，现在介绍 7个特殊的I P地址，如图3 - 9所示。在这个图中， 0表示所有的比特位全为0；- 1表示所有的比特位全为1；n e t i d、s u b n e t i d和h o s t i d分别表示不为全0或全1的对应字段。子网号栏为空表示该地址没有进行子网划分。
我们把这个表分成三个部分。表的头两项是特殊的源地址，中间项是特殊的环回地址，最后四项是广播地址。
[补充知识]大端，小端，网络字节序
1.小端法(Little-Endian)就是低位字节排放在内存的低地址端(即该值的起始地址),高位字节排放在内存的高地址端;
2.大端法(Big-Endian)就是高位字节排放在内存的低地址端(即该值的起始地址),低位字节排放在内存的高地址端;
3网络字节序
网络上传输的数据都是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它将这个字节作为高位字节还是低位字节处理,是一个比较有意义的问题;UDP/TCP/IP协议规定:把接收到的第一个字节当作高位字节看待,这就要求发送端发送的第一个字节是高位字节;而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节,也就是说,该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节就是要发送的第一个高位字节(即:高位字节存放在低地址处);由此可见,多字节数值在发送之前,在内存中因该是以大端法存放的;所以说,网络字节序是大端字节序;
