IPv4

一、IPv4简介

1.1 IPv4的使用场景

IPv4地址就是因特网上的每一台主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符。

二、IPv4的结构

2.1 IPv4报文格式

字段	长度	含义
Version	4比特	4：表示为IPv4 6：表示为IPv6。
IHL	4比特	首部长度，如果不带Option字段，则为20，最长为60，该值限制了记录路由选项。以4字节为一个单位。
Type of Service	8比特	服务类型。只有在有QoS差分服务要求时这个字段才起作用。
Total Length	16比特	总长度，整个IP数据报的长度，包括首部和数据之和，单位为字节，最长65535，总长度必须不超过最大传输单元MTU。
Identification	16比特	标识，主机每发一个报文，加1，分片重组时会用到该字段。
Flags	3比特	Bit 0: 保留位，必须为0 ABit 1: DF（Don't Fragment），能否分片位，0表示可以分片，1表示不能分片。 Bit 2: MF（More Fragment)，表示是否该报文为最后一片，0表示最后一片，1代表后面还有。
Fragment Offset	13比特	片偏移：分片重组时会用到该字段。表示较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。以8个字节为偏移单位。
Time to Live	8比特	生存时间：可经过的最多路由数，即数据包在网络中可通过的路由器数的最大值。
Protocol	8比特	协议：下一层协议。指出此数据包携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个进程处理。
Header Checksum	16比特	首部检验和，只检验数据包的首部，不检验数据部分。这里不采用CRC检验码，而采用简单的计算方法。
Source Address	32比特	源IP地址。
Destination Address	32比特	目的IP地址。
Options	可变	选项字段，选项字段长度可变，从1字节到40字节不等，取决于所选项的功能。
Padding	可变	填充字段，全填0。

三、IPv4编址

3.1 有类编址 ----1981年

A类地址网络号第1位固定为0，网络号后面部分不能全0（保留不指派），也不能全1（作为本地环回测试地址），其中最小的本地环回测试地址为127.0.0.1，最大的本地环回测试地址为127.255.255.254。所以网络号范围是1~126。

3.2 VLSM （子网划分） ----1985年

引入原因：有类地址的利用率太低，网络号与主机号的结合不够灵活。

将网络号+主机号的构造变为网络号和子网号与主机号，扩充IPV4地址的数量。引入子网掩码。

子网掩码即用连续的1代表网络号和子网号，0来表示主机号。

3.3 CIDR（无类分址）

在VLSM的基础上，CIDR使用斜线记法，在IPV4地址后加上/，类似于162.168.13.7/20，可以将20理解为网络位（类似于子网掩码），CIDR可以将多个子网的共同前缀找出，合成一个聚合地址块。

3.4 一些特殊的IPv4地址

0.0.0.0

0.0.0.0 缺省路由(默认路由)，在路由器没有具体的路由时使用，此地址保留0.0.0.0/8--- 0.255.255.255/8

127.0.0.1/8

此类保留地址之一是 IPv4 环回地址 127.0.0.1。环回是主机用于向自身发送通信的一个特殊地址，环回地址为同一台设备上运行的TCP/IP 应用程序和服务之间相互通信提供了一条捷径，同一台主机上的两项服务若使用环回地址而非分配的 Pv4 主机地址，就可以绕开 TCP/IP 协议桟的下层。通过 ping 环回地址，还可以测试本地主机上的 TCP/IP 配置。

尽管只使用 127.0.0.1这一个地址，但地址 127.0.0.0 到 127.255.255.255 均予以保留。此地址块中的任何地址都将环回到本地主机中。此地址块中的任何地址都绝不会出现在任何网络中。

169.254.0.0/16

地址块 169.254.0.0到 169.254.255.255(169.254.0.0/16)中的IPv4地址被指定为链路本地地址。在没有可用IP配置的环境中，操作系统可以自动将此类地址分配给本地主机。这些地址可用于小型点对点网络中，或者供无法从动态主机配置协议(DHCP)服务器自动获取地址的主机使用。（无状态配置）
使用 iPv4 链路本地地址通信仅仅适用与连接到同一个网络的其它设备通信。主机不能将目的地址为 Pv4 链路本地地址的数据包发送到任何路由器转发，而应该将这些数据包的IPV4的TTL设置为 1. (ping测试会反应常见网络故障)
链路本地地址不提供本地网络之外的服务。但许多客户端/服务器应用程序和点对点应用程序使用 IPv4 链路本地地址也能正常工作

RFC1918私网地址

仅在在局域网使用的地址为私有地址,因为IPV4日渐枯萎而提出的地址

组播地址

# 224.0.0.1------------永久链路主机
# 224.0.0.2 ------------------永久链路路由器
# 224.0.0.5------------------永久链路ospf
# 224.0.0.6------------永久链路ospf
```