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网络层协议 网络层（Network Layer） 的主要功能是实现主机之间的逻辑寻址、路由选择和分组转发，确保数据在不同网络（如局域网、广域网）之间的传输 协议类别 核心协议 路由协议 辅助协议 扩展协议 功能 逻辑寻址、分组转发 路径计算与路由表维护 地址解析、错误控制、组播管理 安全、NAT、QoS等 典型协议 IPv4/IPv6、IPSec OSPF、BGP、RIP ARP、ICMP、IGMP NAT、GRE、DiffServ IP IP(Internet Protocol)，是分配给连接到计算机网络的每个设备唯一标识符，用于在网络中通信。IP地址使数据包能够在网络上找到其位置，将数据从源主机路送到目的主机，跨越多个中间网络设备(路由器)，屏蔽底层网络差异（如以太网、Wi-Fi、广域网）。 但IP协议有点类似渣男，秉承着不主动，不拒绝，不负责原则： 无连接 不预先建立建立，直接发送数据包(Packet)。 不可靠 不保证数据一定到达，不检查错误，不重传丢失的数据 它来鹅城只做三件事： 编址与标识(寻址) 每个连接到网络的设备，都会有一个IP地址。IP协议使用这个地址来表示源地址与目标地址。 路由与转发 每个数据包携带源IP与目IP，路由器根据"路由表"选择最佳转发路径。 路由表通过静态配置或动态协议（如 BGP、OSPF）生成，核心依据是 “最长前缀匹配” 原则 分片与重组（仅接收端） 当数据包超过链路层的MTU时(如以太网MTU为1500字节)，IP层将数据包拆分为多个分片(Fragment)，每个分片包含独立的IP头。 接收端会根据分布信息将这些片段重新组装成完整的数据包。 IP数据包格式 字段 长度 说明 版本 4位 IPv4（值为4）或IPv6（值为6） 首部长度 4位 以32位字为单位，最小5（20字节），最大60字节（含可选字段） 区分服务 8位 旧称TOS（服务类型），用于QoS（服务质量），如优先级、延迟、吞吐量配置 总长度 16位 数据报总字节数（首部+数据），最大65535字节 标识 16位 唯一标识同一原始数据报的分片，用于重组 标志 3位 包括“保留位”、“不分片（DF）”、“更多分片（MF）”标志 片偏移 13位 分片数据在原始数据报中的偏移量（以8字节为单位） 生存时间（TTL） 8位 数据报最大跳数（每经一个路由器减1，为0时丢弃，防止环路） 协议 8位 上层协议类型（如TCP=6，UDP=17，ICMP=1） 首部校验和 16位 仅校验IP首部，不校验数据（提高效率，可靠性由上层协议处理） 源IP地址 32位 发送方IP 目的IP地址 32位 接收方IP 可选字段 0-40字节 用于调试、安全等（如记录路由、时间戳），较少使用 IP的分类 IPv4 最早和最常用的IP协议版本，使用32位地址，范围从0.0.0.0到255.255.255.255。约为43亿个，由于互联网的增长，已经快枯竭了。 IPv6 为了解决IPv4地址枯竭，而设计的新一代IP协议。使用128位地址，提供海量的IP池。比如：fe80::a00e:9ff2:c15f:e833%21 IPv4地址已经快枯竭了，但依旧是互联网的主流。因为还有DHCP，CIDR，NAT为它续命。 看过<三体>的小伙伴一定对647号小宇宙不陌生，路由器就是为IPv4构建了一个又一个的小宇宙，不至于枯竭。 特性 IPv4 IPv6 地址长度 32位（约43亿地址） 128位（足够为每粒沙子分配地址） 地址空间 分类严格（A/B/C类），浪费严重 无类别（CIDR），地址分配灵活 首部长度 可变（20~60字节），处理复杂 固定40字节，效率更高 安全性 依赖IPsec（可选） 强制支持IPsec（加密与认证） 移动性 需额外协议（如MIP） 内置移动性支持（家乡地址） 分片 源主机和路由器均可分片 仅源主机分片，路由器不处理 兼容性 与IPv6不直接兼容 支持双栈（同时运行IPv4/IPv6） IP地址分类 根据作用范围，IP地址可以分为两种 私有IP地址 用于局域网内部(LAN)，不能在互联网中传输 10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0-192.168.255.255 公有IP地址 有互联网服务商分配，可以在全球互联网中识别。 根据是否可以更改 静态IP地址 手动分配，不会改变。适合用于长期保持相同IP的设备，比如服务器。