因特網協議

任何廠家生產的計算機系統，只要遵守 IP協議就可以與因特網互連互通。正是因為有了IP協議，因特網才得以迅速發展成為世界上最大的、開放的計算機通信網絡。因此，IP協議也可以叫做“因特網協議”。通俗的講：IP地址也可以稱為互聯網地址或Internet地址。是用來唯一標識互聯網上計算機的邏輯地址。每台連網計算機都依靠IP地址來標識自己。就很類似於我們的電話號碼樣的。通過電話號碼來找到相應的使用電話的客户的實際地址。全世界的電話號碼都是唯一的。IP地址也是一樣。

網絡協議（IP）是網絡上信息從一台計算機傳遞給另一台計算機的方法或者協議。網絡上每台計算機（主機）至少具有一個IP地址將其與網絡上其他計算機區別開。當你發送或者接受信息時（例如，一個電子郵件信息或一個網頁），信息被分成幾個小塊，稱為信息包。每個信息包都包含了發送者和接受者的網絡地址。網關計算機讀到了目的地址，信息包繼續向前到下一個鄰近的網關照例讀到目的地址，如此一直向前通過網絡，直到一個網關確認這個信息包屬於其最緊鄰或者其範圍內的計算機。最終直接進入到其指定地址的計算機。　因為一個信息被分成了許多信息包，如果必要，每個信息包能夠通過網絡不同的路徑發送。信息包能按照與它們發送時的不同順序到達。網絡協議（IP）僅僅是遞送他們。另外一個協議，傳輸控制協議（TCP）才是能夠將它們按照正確順序組合回原樣。

IP是一個無連接協議，這就意味着在通信的終點之間沒有連續的線路連接。每個信息包作為一個處理過的獨立的單元在網絡上傳輸，這些單元之間沒有相互的聯繫。（信息包能放在正確的位置上是因為TCP，明瞭信息中信息包順序的面向連接協議。）在開放的系統互連（OSI）通訊模式中IP協議位於第三層——網絡層。　如今最廣泛應用的IP版本是IPv4。然而，IP版本6（IPv6）也已經開始使用了。IPv6為了更長的地址作準備，因此可以滿足更多網絡使用者的需要。IPv6包括了IPv4的功能，任何支持IPv6信息包的服務器同樣也支持IPv4信息包。

因特網協議(IP)用於連接多個分組交換網，可提供在具有固定地址長度的主機之間傳送數據報，以及根據各個數據報大小的不同，在需要時分段和重組數據報的功能。IP僅限於將數據從源端傳到目的端，而不提供可靠的傳輸服務。它沒有端到端或節點到節點的確認、流量控制等常見的主機到主機協議的機制。在傳送出錯時，IP通過因特網控制消息協議(ICMP，Internet Control Message Protocol)報告，ICMP在IP模塊中實現。

IP可實現尋址和分段兩個基本功能。IP根據數據報頭中所包含的目的地址將數據報傳送到目的端，傳送過程中對道路的選擇稱為路由。當一些網絡內只能傳送小數據報時，IP將數據報分段，並在報頭註明。數據報也可以被標記為“不可分段”，如果一個數據報被如此標記，那麼在任何情況下都不能對它進行分段。如果因此而到不了目的地，那麼數據報就會在中途被拋棄。

IP通過4個關鍵機制來提供它的服務：服務類型、生存期、可選項和頭部校驗。

IP的基本操作模式如下：假設傳輸要經過中間網關。傳送進程調用本地IP模塊傳送數據，同時發送目的地址和其他參數作為調用參數，IP模塊準備數據報頭，並把它加在需要傳送的數據之前。本地IP模塊為這個目的地址決定一個本地網絡地址，在這裏就是網關地址。IP模塊傳送數據報和本地網絡地址到本地網絡接口。本地網絡接口創建一個本地網絡頭加在數據報上，然後向本地網絡發送。加上本地網絡頭的數據報在到達網關後，網關的本地網絡接口去掉這個頭，並將結果傳送給其IP模塊。網關的IP模塊根據目的地址得知數據要被傳輸到另一個網絡的主機去，於是它同樣地為其決定一個本地網絡地址，並調用到那個網絡的本地網絡接口上去傳輸數據報。

在目的主機上，本地網絡接口去掉數據報上的本地網絡頭，將數據傳給IP模塊，IP模塊再決定應該把數據報向哪一個應用程序傳送，系統會發出系統調用，IP模塊返回源地址和其他參數。

其中，版本字段記錄數據報是屬於哪個版本的協議，例如，可以用此字段區分出IPv4和IPv6。這個字段使得在不同版本間傳遞數據成為可能。

頭部長度字段説明頭部有多長，這個字段有4bit，最小值是5，所以頭部的最大長度可以為15個單位長度(單位長度4字節)，也就是60字節，因此後面的可選字段最多為40字節。

服務質量字段用於指示當數據報在一個特定網絡中傳輸時對實際服務質量的要求是什麼。服務質量字段從左到右由一個3bit的優先順序字段，D、T、R三個標誌位和兩個保留位組成。優先順序字段用於標誌數據報的優先級；D、T、R三個標誌位分別代表是否對低延時(Delay)、高吞吐量(Throughput)和高可靠性(Reliability)有要求。不過實際上，現在的路由器都忽略服務質量這個字段。

總長字段是指整個數據報的長度，包括頭部和數據部分，單位是1字節，最大長度可達65 535字節。任何主機都要求能接收至少576字節的數據報。

標識字段是為了便於目的主機在組裝分段時判斷新到的分段屬於哪個分組。所有屬於同一分組的分段都會包含同樣的標識值。

標記字段包含3個字節，分別是保留位、不可分段(DF，Don’t Fragment)位和更多分段(MF，More Fragments)位。保留位必須為0；DF位為1時表示“該分組不能被分段”；MF位為1時代表“後面還有進一步分段”。在有分段的情況下，除了最後一個分段外的所有分段都設置MF位為1。這個字段可以用來標誌是否所有分組都已到達。

分段偏移字段用於説明該分段在當前數據報的位置，單位是8個字節，第一個分段的偏移是0。

生命期字段是一個用來限制分組生命週期的計數器，單位是s，8bit字段説明最長可達255s。在實際使用中，是以經過的節點記數的，每過一個節點，計數器減一。當生命期字段減為0時，分組就要被丟棄。

協議字段告訴網絡層應該將數據報傳送給哪個傳輸進程。協議的編號在整個因特網上是通用的。

頭校驗和字段只對頭部進行校驗。由於一些頭部字段始終都有變化(例如生命期字段)，因此頭校驗和在每個節點處都要重新計算。

源地址和目的地址字段指明瞭源和目的地的IP地址。

可選項字段對於主機和網關的IP模塊來説，都是必須實現的。可選是指它們在特定數據報中是否出現是可選的，而不是指它們的實現。每個可選項都用第一個字節標明它的類型。目前已定義的可選項有5個，分別是安全性(指明數據報的機密程度)、嚴格路由選擇(要求嚴格按照其後所列路由前進)、寬鬆路由選擇(只需經過其後所列路由即可)、記錄路由(要求所經路由器附上其IP地址)和時間戳(要求所經路由器都附上其IP地址和時間標記)。