【網路協議】IP協議、ARP協議、RARP協議

    IP資料包

    IP是TCP/IP協議族中最核心的協議，所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP資料都以IP資料包的格式傳輸。IP僅提供盡力而為的傳輸服務，如果發生某種錯誤，IP會丟失該資料，然後傳送ICMP訊息給信源端。另外，IP資料包可以不按傳送順序接受。

    IP資料包的格式如下：

    前20位元組和緊接其後的選項部分是IP資料包的首部，前20個位元組是固定的，選項可有可無。首部的每一行是一個32位字的單位，最高位在左邊，為0bit，最低位在右邊，為31bit。4位元組的32bit值按照以下次序傳輸：首先0-7bit，其次8-15位元，然後16-23bit，最後是24-31bit，這種傳輸次序稱為big endian位元組序（我們在C語言寫位操作的演算法時常用到該詞）。TCP/IP首部中的所有二進位制整數在網路中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網路位元組序，其他形式儲存的二進位制資料，如little endian格式，則必須在傳輸資料之前把首部轉化成網路位元組序。

    首部長度是指首部佔32bit字的數目，因為4位的最大值為15，因此首部最長為60位元組，也即是說選項部分的最大值為40位元組，不夠4的倍數，要用0填充，使資料部分的起始地址為4的倍數。

    總長度指整個IP資料包的長度，包括首部和資料部分，16bit，最長可達65535位元組。儘管理論上可以傳送一個長達65535的IP資料包，但實際上還要考慮網路的最大承載能力等因素，標準的TCP/IP分組大小為576位元組，減去IP首部的20個位元組，TCP首部的20個位元組，路由協議頭的24個位元組，為512位元組，因此主機接受的資料包的資料部分一般不超過512個位元組。（PS：這點看的也不是太懂，網上很多人也有此疑問，謝希仁的計算機網路中寫的一次IP資料包最少576位元組，尼瑪這裡翻譯的是不超過576位元組，先往後看吧，說不定看到後面就豁然開朗了）。

    這兩天差不多算是搞明白了，很多基於UDP協議的應用之所以要求UDP的資料部分不超過512個位元組（576-20-20），主要是考慮整個傳輸路徑上的效率，因為鏈路層為X2.5的網路的MTU為576個位元組，這基本也是各種鏈路層網路的最小MTU，大於這個值就不會產生分片，之所以建議不超過這個值應該是考慮到網路承載能力和傳輸效率、每臺主機的接受能力等很多因素的權衡。當然書上也說，576只是建議值，實際上大於它也是可以的，只是這樣在遇到X2.5網路時可能產生分片。暫時是這麼理解的，不知道看到後面會不會有新的收穫。

    第十一章中又有說：現在許多但不是所有的廣域網都可以處理大於512位元組的分組。

    3個標誌位主要用來標識分片的IP資料包，片位移為分片的資料包的首個位元組偏離整個原始資料包的位置。

    IP路由選擇    

    主機通過路由器和目的主機連線。主機通過IP資料包連線目的主機時，按照如下步驟搜尋（同一網路中的搜尋要經過ARP協議將目的主機的IP地址解析為MAC地址）：

1. 搜尋路由表，優先搜尋匹配主機，如果能找到和IP地址完全一致的目標主機，則將該包發向目標主機
2. 搜尋路由表，如果匹配主機失敗，則匹配同子網的路由器，這需要子網掩碼的協助。如果找到路由器，則將該包發向路由器。
3. 搜尋路由表，如果匹配同子網路由器失敗，則匹配同網號路由器，如果找到路由器，則將該包發向路由器。
4. 搜尋路由表，如果以上都失敗了，就搜尋預設路由，如果預設路由存在，則發包
5. 如果都失敗了，就丟掉這個包。