JavaEE-一文了解IP协议与IP地址

怼烎@ 2023-09-26 22:27 9阅读 0赞

#### 目录 ####

*   *  IP协议
     *  什么是IP地址
     *  IP地址的组成
     *  动态分配IP
     *  NAT机制(网络地址转换)

### IP协议 ###

IP协议是不可靠、无连接的  
**不可靠**:表示IP协议不能保证IP数据报能成功的到达目的地。IP仅提供传输服务，任何可靠性的要求都必须由上层来提供（如TCP）。如果传输过程发生错误，IP协议简单的丢弃该数据报，然后发送ICMP消息给发送端。  
**无连接**:表示IP协议不维护任何关于后续数据报的状态信息，每个数据报都是相互独立的。这也说明，IP数据报可能不是按照发送顺序被接收到的，很有可能后发送的数据被先收到。  
![在这里插入图片描述][4e74cc6641fc46368ab938918517fee6.png]

> **4位版本号（version）**：指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4.  
> **4位头部长度（header length）**：用于标识首部长度，以4字节为单位，所以首部的最大长度为60字节，最小为20字节  
> **8位服务类型（Type Of Service）**：3位优先权弃用，4位TOS字段，1位保留必须值0（TOS字段：最大吞吐量ftp、最小延时ssh、最高可靠性snmp、最小成本nntp）  
> **16位总长度（total length）**：IP数据报整体占多少个字节  
> **16位标识（id）**：唯一的标识主机发送的报文。如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片里面的这个id都是相同的  
> **3位标志**：第一位保留（保留的意思是现在不用，但是还没想好说不定以后要用到）。第  
> 二位置为1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文。第三位表  
> 示"更多分片"，如果分片了的话，最后一个分片置为1，其他是0。类似于一个结束标记  
> **13位分片偏移**：描述当前分片在原始报文中的位置，相对起始位置的偏移量，以8字节为单位  
> **8位TTL**:报文的最大生存周期，设置数据报可以经过的最多路由器数量，每经过一个路由器，该值就减去1。当该值为0时，数据报就被丢弃。通常初始值为32或64，防止路由环路  
> **8位协议**：表示上层协议的类型  
> **16位校验和**：校验数据一致性  
> **32位源地址和32位目标地址**：表示发送端和接收端

### 什么是IP地址 ###

IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。

> IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）例如:00111001.11001001.00110001.00110010  
> 通常用“点分十进制”的方式来表示，即 a.b.c.d 的形式.  
> 例如我的ip地址为10.13.81.107  
> ![在这里插入图片描述][a647e198fbdc40b3b8b2541278bc9199.png]

> IP协议目前有两种 IPv4与IPv6 ,现在一般默认情况下☞的都是IPv4;  
> IPv4由4个字节的二进制数组成可提供约为42亿9千万个IP地址.

### IP地址的组成 ###

ip地址是由“**网络号**”和“**主机号**”组成的。  
**网络号**: 标识网段,保证相互连接的两个网段具有不同的标识;  
**主机号**:表示主机,同一网段内,主机之间有相同的网络号,但是必须有不同的主机号;

> IP地址分为五类:  
> A类地址的第一位为0;  
> B类地址的前两位为10;  
> C类地址的前三位为110;  
> D类地址的前四位为1110;  
> E类地址的前五位为11110.  
> ![在这里插入图片描述][200841922bff46c7a884df194f8c6252.png]

> 大多通过子网掩码来区分网络位和主机位，子网掩码跟IP地址一一对应，子网掩码为1的是网络位，为0的是主机位。  
> 例如: 10.13为网络号 81.107为主机号  
> ![在这里插入图片描述][aaa60cd2aec248f7be8482047dc48136.png]

### 动态分配IP ###

正如上述所说IP地址大约42亿9千万,而现在地球上差不多有70亿的人口,就算每人一个也不够用,所以就产生了动态分配IP的机制.  
简单来说就是设备上网才进行IP地址的分配,不上网就不进行IP地址的分配.

> 但这也是杯水车薪解决不了问题,于是就有了NAT机制与IPv6,一开始IPv4需要更换设备并不受大家所欢迎,而NAT只需要升级软件即可.

### NAT机制(网络地址转换) ###

> **过去一个IP地址代表一个人,快递员只要知道IP地址就能找到这个人,而NAT技术就是把一个IP地址变成一个小区,快递员只需要把包裹交给门卫,门卫再将包裹交给住户,反过来如果住户要寄包裹,也是交给门卫,小区之外是公网,小区之内是私网**.  
> 意思也就是说你在内网的IP地址为10.13.81.107,访问外网时经过NAT路由器,路由器会将源IP由10.13.81.107替换为外网的IP.

私网ip : 10.\*  
172.16.\* - 172.31\*  
192.168.\*(不同局域网中可重复出现).  
公网ip: 剩下的ip(必须唯一)

当然NAT机制也有缺陷:  
1.公网无法访问私网  
2.一但NAT设备异常,TCP连接就会断开  
3.IP地址的替换销毁都需要额外开销,性能会受影响

[4e74cc6641fc46368ab938918517fee6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4e74cc6641fc46368ab938918517fee6.png
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