IP协议

简介

IP指网际互连协议，Internet Protocol的缩写，是TCP/IP体系中的网络层协议。设计IP的目的是提高网络的可扩展性。

IP是整个TCP/IP协议族的核心，也是构成互联网的基础。IP位于TCP/IP模型的网络层(相当于OSI模型的网络层)，它可以向传输层提供各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌环网络等各种技术来传送。

服务

IP信息包传送

IP是网络之间信息传送的协议，可将IP信息包从源设备(例如用户的计算机)传送到目的设备(例如某部门的www服务器)。为了达到这样的目的，IP必须依赖IP地址与IP路由器两种机制来实现。

IP地址

详见IP地址

IP规定网络上所有的设备都必须有一个独一无二的IP地址，就好比是邮件上都必须注明收件人地址，邮递员才能将邮件送到。同理，每个IP信息包都必须包含有目的设备的IP地址，信息包才可以正确地送到目的地。同一设备不可以拥有多个IP地址，所有使用IP的网络设备至少有一个唯一的IP地址。

IP路由

互联网是由许多个网络连接所形成的大型网络。如果要在互联网中传送IP信息包，除了确保网络上每个设备都有一个唯一的IP地址之外，网络之间还必须有传送的机制，才能将IP信息包通过一个个的网络传送到目的地。此种传送机制称为IP路由。

IP信息包的分割与重组

IP信息包在传送过程中，可能会经过许多个使用不同技术的网络。假设IP信息包是从ATM网络所发出，原始长度为9180B，如果IP路由途中经过以太网络，便面临信息包太大，无法在以太网络上传输的障碍。为了解决此问题，路由器必须有IP信息包分割与重组的机制，将过长的信息包进行分割，以便能在最大传输单位较小的网络上传输。分割后的IP信息包，由目的设备接收后重组，恢复成原来IP信息包。

传送方式

单点传送

单点传送是一对一的传递模式。在此模式下，源端所发出的IP信息包，其IP报头中的目的地址代表单一目的设备，因此只有该目的设备能收到此IP信息包。在互联网上传送的信息包，绝大多数都是单点传送的IP信息包。

广播传送

广播传送是一对多的传递方式。在此方式下，源设备所发出的IP信息包，其IP报头中的目的地址代表某一网络，而非单一设备，因此该网络内的所有设备都能收到、并处理此类IP广播信息包。由于此特性，广播信息包必须小心使用，否则稍有不慎，便会波及该网络内的全部设备。

多点传送

多点传送是一种介于单点传送与广播传送之间的传送方式模式。多点传送也是属于一对多的传送方式，但是它与广播传送有很大的不同。广播传送必定会传送至某一个网络内的所有设备，但是多点传送却可以将信息包传送给一群指定的设备。即多点传送的IP信息包，其IP报头中的目的地址代表的是一群选定的设备。凡是属于这一群的设备都可收到此多点传送信息包。

IPv4与IPv6简介

IPv4

网际协议第4版（Internet Protocol version4，IPv4）是TCP/IP协议使用的数据报传输机制。数据报是一个可变长分组，有两部分组成：头部和数据。头部长度可由20~60个字节组成，该部分包含有与路由选择和传输有关的重要信息。

IPv6

在IPv6中，IP地址格式和分组长度以及分组的格式都改变了。IPv6每个分组由必须的基本头部和其后的有效载荷组成。有效载荷由可选的扩展头部和来自上层的数据组成。基本头部占用40字节，有效载荷可以包含65535字节数据。

IPv4与IPv6的区别（部分）

IPv4	IPv6
地址长度为32位	地址长度为128位
地址用小数表示二进制数	地址用十六进制表示二进制数
地址需通过手工或DHCP[1]配置	地址无需手工或通过DHCP配置
数据包需576字节	数据包需1280字节
路由器和发送主机都会产生数据包碎片	只有发送主机会产生数据包碎片
包头长度20字节	包头长度40字节
包头包含校验和	包头不包含校验和
包头包含可选项	所有可选项数据移到了IPv6的扩展头中
IPsec[2]支持是可选的	IPsec支持是必需的
ARP[3]可用于将IPv4地址映射到MAC地址	APR被NDP[4]的功能取代
不提供身份验证和加密	提供身份验证和加密

注

1. 动态主机配置协议（DHCP）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。

2. 互联网安全协议（IPSec）是一个协议包，通过对IP协议的分组进行加密和认证来保护IP协议的网络传输协议簇（一些相互关联的协议的集合）。

3. 地址解析协议（ARP），是根据IP地址获取物理地址（MAC地址）的一个TCP/IP协议。

4. 邻居发现协议（NDP）工作在网络层，负责在链路上发现其他节点和相应的地址，并确定可用路由和维护关于可用路径和其他活动节点的信息可达性。