章節回顧：
《TCP/IP詳解卷1：協議》第3章 IP：網際協議（1）-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第3章 IP：網際協議（2）-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第4章 ARP：地址解析協議-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第5章 RARP：逆地址解析協議-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第6章 ICMP：Internet控制報文協議-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第11章 UDP：使用者資料包協議-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第17、18章 TCP：傳輸控制協議（1）-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第17、18章 TCP：傳輸控制協議（2）-讀書筆記
《TCP/IP詳解卷1：協議》第19章 TCP的互動資料流-讀書筆記
1、引言
IP是TCP/IP協議族中最核心的協議。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP資料都以IP資料包格式傳輸。IP提供不可靠、無連線的資料包傳送服務。
（1）不可靠
它不能保證IP資料包能成功地到達目的地。IP僅提供最好的傳輸服務。如果發生某種錯誤，如某個路由器暫時用完了緩衝區，IP有一個簡單的錯誤處理演算法：丟棄該資料包，然後傳送ICMP訊息報給信源端。任何要求的可靠性必須由上層來提供（如TCP）。
（2）無連線
IP並不維護任何關於後續資料包的狀態資訊。每個資料包的處理是相互獨立的。即IP資料包可以不按傳送順序接收。如果一信源向相同的信宿傳送兩個連續的資料包（先是A，後是B），每個資料包都是獨立地進行路由選擇，可能選擇不同的路線，因此B可能在A到達之前先到達。
2、IP首部
IP資料包的格式如圖3-1所示。
IP資料包說明：
（1）普通的IP首部長為20個位元組，除非含有選項欄位。最高位在左邊，記為0 bit；最低位在右邊，記為31 bit。
（2）4個位元組的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0~7 bit，其次8~15 bit，然後1 6~23 bit，最後是24~31 bit。這種傳輸次序稱作big endian位元組序。由於TCP/IP首部中所有的二進位制整數在網路中傳輸時都要求以這種次序，因此又稱作網路位元組序。以其他形式儲存二進位制整數的機器，如little endian格式，則必須在傳輸資料之前把首部轉換成網路位元組序。
（3）目前的協議版本號是4，因此IP有時也稱作IPv4。
（4）服務型別（TOS）欄位包括一個3 bit的優先權子欄位（現在已被忽略），4 bit的TOS子欄位和1 bit未用位，但必須置0。4 bit的TOS分別代表：最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。 4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均為0，那麼就意味著是一般服務。圖3-2列出了對不同應用建議的TOS值。
注意：現在大多數的TCP/IP實現都不支援TOS特性。
（5）總長度欄位是指整個IP資料包的長度，以位元組為單位。由於該欄位長16位元，所以IP資料包最長可達65535位元組。
注意：儘管可以傳送一個長達65535位元組的IP資料包，但是大多數的鏈路層都會對它進行分片。而且，主機也要求不能接收超過576位元組的資料包。
（6）標識欄位唯一地標識主機傳送的每一份資料包。通常每傳送一份報文它的值就會加1。
（7）TTL生存時間欄位設定了資料包可以經過的最多路由器數。它指定了資料包的生存時間。 TTL的初始值由源主機設定（通常為32或64），一旦經過一個處理它的路由器，它的值就減去1。當該欄位的值為0時，資料包就被丟棄，併傳送ICMP報文通知源主機。
（8）協議欄位，它可以識別是哪個協議向IP傳送資料。
（9）首部檢驗和欄位是根據IP首部計算的檢驗和碼。
（10）任選項，是資料包中的一個可變長的可選資訊。這些選項很少被使用，並非所有的主機和路由器都支援這些選項。
3、IP路由選擇
IP路由選擇是簡單的，特別對於主機來說。如果目的主機與源主機直接相連（如點對點鏈路）或都在一個共享網路上（乙太網或令牌環網），那麼IP資料包就直接送到目的主機上。否則，主機把資料包發往一預設的路由器上，由路由器來轉發該資料包。
說明：大多數多使用者系統，都可以配置成一個路由器。我們可以為它指定主機和路由器都可以使用的簡單路由演算法。本質上的區別在於主機從不把資料包從一個介面轉發到另一個介面，而路由器則要轉發資料包。
（1）IP資料包處理過程
IP可以從TCP、UDP、ICMP和IGMP接收資料包（即在本地生成的資料包）並進行傳送，或者從一個網路介面接收資料包（待轉發的資料包）並進行傳送。IP層在記憶體中有一個路由表。當收到一份資料包並進行傳送時，它都要對該表搜尋一次。當資料包來自某個網路介面時， IP首先檢查目的IP地址是否為本機的IP地址之一或者IP廣播地址。
如果是這些地址：資料包就被送到由IP首部協議欄位所指定的協議模組進行處理。如果不是這些地址：如果IP層被設定為路由器的功能，那麼就對資料包進行轉發；否則資料包被丟棄。
（2）路由表包含的資訊
路由表中的每一項都包含下面這些資訊：
1）目的IP地址。
它既可以是一個完整的主機地址，也可以是一個網路地址，由該表目中的標誌欄位來指定。主機地址有一個非0的主機號，以指定某一特定的主機，而網路地址中的主機號為0，以指定網路中的所有主機（如乙太網，令牌環網）。
2）下一跳路由器的IP地址，或者有直接連線的網路IP地址。
下一跳路由器是指一個在直接相連網路上的路由器，通過它可以轉發資料包。下一跳路由器不是最終的目的，但是它可以把傳送給它的資料包轉發到最終目的。
3）標誌。
其中一個標誌指明目的IP地址是網路地址還是主機地址，另一個標誌指明下一跳路由器是否為真正的下一跳路由器，還是一個直接相連的介面。
4）為資料包的傳輸指定一個網路介面。
（3）IP路由選擇主要完成的功能
IP路由選擇是逐跳地進行的。IP並不知道到達任何目的的完整路徑（當然，除了那些與主機直接相連的目的）。所有的IP路由選擇只為資料包傳輸提供下一跳路由器的IP地址。它假定下一跳路由器比傳送資料包的主機更接近目的，而且下一跳路由器與該主機是直接相連的。
1）搜尋路由表，尋找能與目的IP地址完全匹配的表目（網路號和主機號都要匹配）。如果找到，則把報文傳送給該表目指定的下一站路由器或直接連線的網路介面（取決於標誌欄位的值）。
2）搜尋路由表，尋找能與目的網路號相匹配的表目。如果找到，則把報文傳送給該表目指定的下一站路由器或直接連線的網路介面。
3）搜尋路由表，尋找標為“預設”的表目。如果找到，則把報文傳送給該表目指定的下一站路由器。
說明：
（1）如果上面這些步驟都沒有成功，那麼該資料包就不能被傳送。如果不能傳送的資料包來自本機，那麼一般會向生成資料包的應用程式返回一個“主機不可達”或“網路不可達”的錯誤。
（2）完整主機地址匹配在網路號匹配之前執行。只有當它們都失敗後才選擇預設路由。
（3）為一個網路指定一個路由器，而不必為每個主機指定一個路由器，這是IP路由選擇機制的一個基本特性。這樣做可以極大地縮小路由表的規模，例如Internet上的路由器有隻有幾千個表目，而不會是超過100萬個表目。
PS：今天沒有完成本章任務，本章剩餘小結放在明天來總結。