TCP/IP概述
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TCP/IP起源于1969年美國國防部（DOD：The United States Department Of Defense）高級研究項目管理局（APRA:AdvancedResearch Projects Agency）對有關(guān)分組交換的廣域網(wǎng)（Packet-Switched wide-area network）科研項目，因此起初的網(wǎng)絡(luò)稱為ARPANET。
1973年TCP（傳輸控制協(xié)議）正式投入使用，1981年IP（網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議投入使用，1983年TCP/IP協(xié)議正式被集成到美國加州大學(xué)伯克利分校的UNIX版本中，該“網(wǎng)絡(luò)版”操作系統(tǒng)適應(yīng)了當(dāng)時各大學(xué)、機(jī)關(guān)、企業(yè)旺盛的連網(wǎng)需求，因而隨著該免費分發(fā)的操作系統(tǒng)的廣泛使用，TCP/IP協(xié)議得到了流傳。
TCP/IP技術(shù)得到了眾多廠商的支持，不久就有了很多分散的網(wǎng)絡(luò)。所有這些單個的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)都互聯(lián)起來稱為INTERNET。基于TCP/IP協(xié)議的Internet已逐步發(fā)展成為當(dāng)今世界上規(guī)模最大、擁有用戶和資源最多的一個超大型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP協(xié)議也因此成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。IP網(wǎng)絡(luò)正逐步成為當(dāng)代乃至未來計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主流。
TCP/IP概述.png -
早在TCP/IP協(xié)議出現(xiàn)之前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）就提出了
開放系統(tǒng)互連（OSI）網(wǎng)絡(luò)模型，為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、開發(fā)、編程、維護(hù)提供了便利的分而治之的思想，其先進(jìn)性、科學(xué)性、實用性是不言而喻的。
TCP/IP協(xié)議不是單純的兩個協(xié)議，是一組不同層次上的多個協(xié)議的組合，常稱為TCP/IP協(xié)議簇或者互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇。TCP/IP也是互聯(lián)網(wǎng)的事實上的標(biāo)準(zhǔn)，為實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)提供指導(dǎo)。TCP/IP層次組合很難用OSI的七層模型來套用，它是OSI模型的濃縮，將原來的七層模型合并為四層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，自頂向下分別是應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層，沒有OSI參考模型的會話層和表示層，一般認(rèn)為TCP/IP的會話和表示功能是在傳輸層或應(yīng)用層上完成的。
TCP/IP與OSI模型比較.png -
TCP/IP不是一個單獨的協(xié)議，而是一個協(xié)議簇，是一組不同層次上的多個協(xié)議的組合。上面給出了OSI與TCP/IP模型對比、TCP/IP不同層次的協(xié)議。
網(wǎng)絡(luò)接口層：有時也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或鏈路層，通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序和計算機(jī)中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。在TCP/IP協(xié)議簇中，鏈路層的協(xié)議比較多，它決定了網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，但很多都不是專門為TCP/IP設(shè)計的。常用的鏈路層協(xié)議包括：以太網(wǎng)協(xié)議、PPP協(xié)議、幀中繼協(xié)議、ATM等。
網(wǎng)絡(luò)層：IP層有時也稱作互連網(wǎng)層，處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動，在底層通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，完成路由、尋徑功能，提供主機(jī)到主機(jī)的連接。IP是盡力傳送的、不可靠的協(xié)議。在TCP/IP協(xié)議簇中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議），ICMP協(xié)議（Internet互連網(wǎng)控制報文協(xié)議），ARP/RARP（地址解析/反向地址解析協(xié)議），以及IGMP協(xié)議（Internet組管理協(xié)議）。
傳輸層：主要為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協(xié)議簇中，有兩個不同的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議），它們分別承載不同的應(yīng)用。TCP協(xié)議提供可靠的服務(wù)，UDP協(xié)議提供不可靠但是高效的服務(wù)。
應(yīng)用層：這一層負(fù)責(zé)具體的應(yīng)用，比如HTTP訪問、FTP文件傳輸、SMTP/POP3郵件處理等等。幾乎各種不同的TCP/IP實現(xiàn)都會提供下面這些通用的應(yīng)用程序：遠(yuǎn)程登錄（Telnet）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）。
嚴(yán)格來講，分層模型的動機(jī)就是將各層的功能盡量獨立，每層的功能對另一層來說是透明的，只對通信的另一端負(fù)責(zé)，為編程和診斷提供良好的層次隔離，然而實際情況并非如此，首先軟件編程上完全按照分層模型來做編程效率會降低，與其分層，不如按功能實現(xiàn)來模塊化。其次，對于許多功能實現(xiàn)來說，必須實現(xiàn)兩層子間的交互，這又違背了當(dāng)初的出發(fā)點，比如鏈路層在成幀時需要接收端的物理地址，該地址必須由網(wǎng)絡(luò)層處理ARP地址解析才行，簡單地將ARP放在那一層都有些牽強(qiáng)。所以說，分層模型對于理解網(wǎng)絡(luò)的抽象性是有益處的，它有助于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)入門，但并不是網(wǎng)絡(luò)的精髓，只有結(jié)合具體的系統(tǒng)分析才有實際意義。
TCP/IP協(xié)議棧.png -
在發(fā)送端，數(shù)據(jù)由應(yīng)用產(chǎn)生，它被封裝在傳輸層的段中，該段再封裝到網(wǎng)絡(luò)層報文包中，網(wǎng)絡(luò)層報文包再封裝到數(shù)據(jù)鏈路幀，以便在所選的介質(zhì)上傳送。當(dāng)接收端系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)時，是解封裝過程。當(dāng)數(shù)據(jù)沿著協(xié)議棧向上傳遞時，首先檢查幀的格式，決定網(wǎng)絡(luò)類型，去掉幀的格式，檢查內(nèi)含的報文包，決定傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)由某個傳輸層處理，最后數(shù)據(jù)遞交給正確的應(yīng)用程序。
數(shù)據(jù)封裝和解封裝過程.png
應(yīng)用層
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在應(yīng)用層包含了不同類型的應(yīng)用進(jìn)程，如：telnet遠(yuǎn)程登錄、FTP文件傳輸?shù)取?/p>
應(yīng)用層.png
傳輸層
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傳輸層主要為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信服務(wù)。在TCP/IP協(xié)議族中，有兩個不同的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）。
TCP為兩臺主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)段）交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最后確認(rèn)分組的超時時間等。由于傳輸層提供了高可靠性的端到端的通信服務(wù)，因此應(yīng)用層可以忽略掉所有這些細(xì)節(jié)。
而另一方面，UDP則為應(yīng)用層提供一種非常簡單的服務(wù)。它只是把稱作數(shù)據(jù)報的分組從一臺主機(jī)發(fā)送到另一臺主機(jī)，但并不保證該數(shù)據(jù)報能到達(dá)另一端。任何必需的可靠性必須由應(yīng)用層來提供。
這兩種傳輸層協(xié)議分別在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用場合中有不同的用途。
傳輸層的功能.png -
TCP和UDP采用16 bit的端口號來識別不同的應(yīng)用程序。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)一般都是通過知名端口號來識別的。例如，對于每個TCP/IP實現(xiàn)來說，F(xiàn)TP服務(wù)的TCP端口號都是21，每個Telnet服務(wù)的TCP端口號都是23，每個TFTP(簡單文件傳送協(xié)議)服務(wù)的UDP端口號都是69。任何TCP/IP實現(xiàn)所提供的服務(wù)都使用知名的1～1023之間的端口號。這些知名端口號由Internet號碼分配機(jī)構(gòu)（Internet Assigned Numbers Authority, IANA）來管理。現(xiàn)在IANA管理1～1023之間所有的端口號。
大多數(shù)TCP/IP實現(xiàn)給臨時端口分配1024～5000之間的端口號。大于5000的端口號是為其他服務(wù)（Internet上并不常用的服務(wù)）預(yù)留的。
如果仔細(xì)檢查這些標(biāo)準(zhǔn)的簡單服務(wù)以及其他標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP服務(wù)（如Telnet、FTP、SMTP等）的端口號時，我們發(fā)現(xiàn)它們都是奇數(shù)。這是因為這些端口號都是從NCP端口號派生出來的（NCP，即網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，是ARPANET的傳輸層協(xié)議，是TCP的前身）。NCP是單工的，不是全雙工的，因此每個應(yīng)用程序需要兩個連接，需預(yù)留一對奇數(shù)和偶數(shù)端口號。當(dāng)TCP和UDP成為標(biāo)準(zhǔn)的傳輸層協(xié)議時，每個應(yīng)用程序只需要一個端口號，因此就使用了NCP中的奇數(shù)。
端口號.png - TCP首部的數(shù)據(jù)格式，如果不計任選字段，它通常是20個字節(jié)。
每個TCP段都包含源端和目的端的端口號，用于尋找發(fā)端和收端應(yīng)用進(jìn)程。這兩個值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一確定一個TCP連接。
序號用來標(biāo)識從TCP發(fā)端向TCP收端發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)流，它表示在這個報文段中的的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)。如果將字節(jié)流看作在兩個應(yīng)用程序間的單向流動，則TCP用序號對每個字節(jié)進(jìn)行計數(shù)。序號是32 bit的無符號數(shù)。
當(dāng)建立一個新的連接時，SYN標(biāo)志變1。序號字段包含由這個主機(jī)選擇的該連接的初始序號ISN（Initial Sequence Number）。因為SYN標(biāo)志消耗了一個序號，該主機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)序號為這個ISN加1。
確認(rèn)序號包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望收到的下一個序號。確認(rèn)序號應(yīng)當(dāng)是上次已成功收到數(shù)據(jù)字節(jié)序號加1。只有ACK標(biāo)志為1時確認(rèn)序號字段才有效。
發(fā)送ACK無需任何額外代價，因為32 bit的確認(rèn)序號字段和ACK標(biāo)志一樣，總是TCP首部的一部分。因此，我們看到一旦一個連接建立起來，這個字段總是被設(shè)置，ACK標(biāo)志也總是被設(shè)置為1。
TCP為應(yīng)用層提供全雙工服務(wù)。這意味數(shù)據(jù)能在兩個方向上獨立地進(jìn)行傳輸。因此，連接的每一端必須保持每個方向上的傳輸數(shù)據(jù)序號。
在TCP首部中有6個code bits 中的多個可同時被設(shè)置為1。含義如下：
ACK確認(rèn)序號有效。
PSH接收方應(yīng)該盡快將這個報文段交給應(yīng)用層。
RST重建連接。
SYN同步序號用來發(fā)起一個連接。
FIN發(fā)端完成發(fā)送任務(wù)。```
TCP的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大小來提供。窗口大小為字節(jié)數(shù)，窗口大小是一個16 bit字段，因而窗口大小最大為65535字節(jié)。
檢驗和覆蓋了整個的TCP報文段：包括了TCP首部和TCP數(shù)據(jù)。這是一個強(qiáng)制性的字段，一定是由發(fā)端計算和存儲，并由收端進(jìn)行驗證。
只有當(dāng)URG標(biāo)志置1時緊急指針才有效。緊急指針是一個正的偏移量，和序號字段中的值相加表示緊急數(shù)據(jù)最后一個字節(jié)的序號。TCP的緊急方式是發(fā)送端向另一端發(fā)送緊急數(shù)據(jù)的一種方式。
最常見的可選字段是最長報文大小，又稱為MSS (Maximum Segment Size)。每個連接方通常都在通信的第一個報文段（為建立連接而設(shè)置SYN標(biāo)志的那個段）中指明這個選項。它指明本端所能接收的最大長度的報文段。
TCP報文段中的數(shù)據(jù)部分是可選的。在一個連接建立和一個連接終止時，雙方交換的報文段僅有TCP首部。如果一方?jīng)]有數(shù)據(jù)要發(fā)送，也使用沒有任何數(shù)據(jù)的首部來確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)。在處理超時的許多情況中，也會發(fā)送不帶任何數(shù)據(jù)的報文段。
- HOSTA對HOSTZ進(jìn)行TELNET遠(yuǎn)程連接，其中目的端口號為知名端口號23，源端口號為1028。源端口號沒有特別的要求，只需保證該端口號在本機(jī)上是唯一的就可以了。一般從1023以上找出空閑端口號進(jìn)行分配。源端端口號又稱作臨時端口號，這是因為源端口號存在時間很短暫。
- 這是同一主機(jī)上多個應(yīng)用進(jìn)程同時訪問一個服務(wù)的示例。HOST A上具有兩個連接同時訪問HOST Z的TELNET服務(wù)，HOST A使用不同的源端口號來區(qū)分本機(jī)上的不同的應(yīng)用程序進(jìn)程。
IP地址和端口號用來唯一地確定數(shù)據(jù)通訊的連接。
- 序列號的作用：一方面用于標(biāo)識數(shù)據(jù)順序，以便接收者在將其遞交給應(yīng)用程序前按正確的順序進(jìn)行裝配；另一方面是消除網(wǎng)絡(luò)中的重復(fù)報文包，這種現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)擁塞時會出現(xiàn)。
確認(rèn)號的作用：接收者告訴發(fā)送者哪個數(shù)據(jù)段已經(jīng)成功接收，并告訴發(fā)送者接收者希望接收的下一個字節(jié)。
####TCP三次握手/建立連接
- TCP是面向連接的傳輸層協(xié)議，所謂面向連接就是在真正的數(shù)據(jù)傳輸開始前要完成連接建立的過程，否則不會進(jìn)入真正的數(shù)據(jù)傳輸階段。
TCP的連接建立過程通常被稱為三次握手（three-way handshake），過程如下：```請求端（通常稱為客戶）發(fā)送一個SYN段指明客戶打算連接的服務(wù)器的端口，以及初始序號（ISN）。這個SYN段為報文段1。
服務(wù)器發(fā)回包含服務(wù)器的初始序號的SYN報文段（報文段2）作為應(yīng)答。同時，將確認(rèn)序號設(shè)置為客戶的ISN加1以對客戶的SYN報文段進(jìn)行確認(rèn)。一個SYN將占用一個序號。
客戶必須將確認(rèn)序號設(shè)置為服務(wù)器的ISN加1以對服務(wù)器的SYN報文段進(jìn)行確認(rèn)（報文段3）。
這三個報文段完成連接的建立。```
發(fā)送第一個SYN的一端將執(zhí)行主動打開（active open）。接收這個SYN并發(fā)回下一個SYN的另一端執(zhí)行被動打開（passive open）
當(dāng)一端為建立連接而發(fā)送它的SYN時，它為連接選擇一個初始序號。ISN隨時間而變化，因此每個連接都將具有不同的ISN。RFC 793 [Postel1981c]指出ISN可看作是一個32比特的計數(shù)器，每4 ms加1。這樣選擇序號的目的在于防止在網(wǎng)絡(luò)中被延遲的分組在以后又被傳送，而導(dǎo)致某個連接的一方對它作錯誤的解釋。
如何進(jìn)行序號選擇? 在4.4 BSD（和多數(shù)的伯克利的實現(xiàn)版）中，系統(tǒng)初始化時初始的發(fā)送序號被初始化為1。這個變量每0.5秒增加64000，并每隔9.5小時又回到0。另外，每次建立一個連接后，這個變量將增加64000。
####TCP四次握手/終止連接
- ```一個TCP連接是全雙工（即數(shù)據(jù)在兩個方向上能同時傳遞），因此每個方向必須單獨進(jìn)行關(guān)閉。當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就發(fā)送一個FIN來終止這個方向連接。當(dāng)一端收到一個FIN，它必須通知應(yīng)用層另一端已經(jīng)終止了那個方向的數(shù)據(jù)傳送。所以TCP終止連接的過程需要四個過程，稱之為四次握手過程。```
- 窗口實際上是一種流量控制的機(jī)制。
當(dāng)窗口尺寸是1時，發(fā)送一個數(shù)據(jù)段后必須等待確認(rèn)才可以發(fā)送下一個數(shù)據(jù)段，好處是在接收端接收的數(shù)據(jù)段順序不會出錯，缺點是傳輸速度慢，效率低。
利用大于1的窗口，可以同時發(fā)送幾個數(shù)據(jù)包。當(dāng)確認(rèn)返回時，則發(fā)送新數(shù)據(jù)段。在這種方式下，可以提高傳輸效率。一個經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整的滑動窗口協(xié)議可以保持網(wǎng)絡(luò)始終充滿數(shù)據(jù)包，并且可以得到較高的吞吐量。
其優(yōu)點是傳輸速度快，效率高；缺點是由于TCP靠IP傳輸數(shù)據(jù)，而IP在傳輸過程中可能會選擇不同的路徑而導(dǎo)致在接收端接收的數(shù)據(jù)段順序混亂。
####UDP用戶報文協(xié)議
- ```UDP是一個簡單的面向數(shù)據(jù)報的傳輸層協(xié)議，UDP不提供可靠性，它把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達(dá)目的地。UDP和TCP在首部中都有覆蓋它們首部和數(shù)據(jù)的檢驗和。UDP的檢驗和是可選的，而TCP的檢驗和是必需的。```
- 兩個傳輸層協(xié)議TCP與UDP具有不同的特點，適合在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及不同的應(yīng)用需求中使用。
###網(wǎng)絡(luò)層
- 網(wǎng)際協(xié)議(IP)在RFC 971中定義，它同時被TCP和UDP使用，處于OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。IP可以被認(rèn)為是將數(shù)據(jù)包從一個主機(jī)移動到另一個主機(jī)的傳遞機(jī)制。因為它處理傳遞，它必須提供尋址功能。IP提供3種主要的功能：
無連接的，不可靠的傳遞服務(wù)
數(shù)據(jù)包分段和重組
路由功能ICMP（Internet互連網(wǎng)控制報文協(xié)議）是IP協(xié)議的附屬協(xié)議，主要被用來與其他主機(jī)或路由器交換錯誤報文和其他重要信息。盡管ICMP主要被IP使用，但應(yīng)用程序也可以訪問它，例如我們常用的兩個診斷工具ping和traceroute，都使用了ICMP協(xié)議。```
ARP（地址解析協(xié)議）和RARP（反向地址解析協(xié)議）是某些網(wǎng)絡(luò)接口（如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)）使用的特殊協(xié)議，用來轉(zhuǎn)換IP層和網(wǎng)絡(luò)接口層使用的地址。
- IP數(shù)據(jù)包中包含的主要部分如下：
版本：目前的協(xié)議版本號是4，因此IP有時也稱作I P v 4。- iOS現(xiàn)已支持IPV6
首部長度：首部長度指的是IP包頭中32 bit的數(shù)量，包括任何選項。由于它是一個4比特字段，因此首部最長為60個字節(jié)。普通IP數(shù)據(jù)報（沒有任何選擇項）字段的值是5，即長度20個字節(jié)。
服務(wù)類型（TOS）字段：包括一個3 bit的優(yōu)先權(quán)子字段，4 bit的TOS子字段和1 bit未用位但必須置0的子字段。4 bit的TOS分別代表：最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均為0，那么就意味著是一般服務(wù)。現(xiàn)在大多數(shù)的TCP/IP實現(xiàn)都不支持TOS特性，但是自4.3BSD Reno以后的新版系統(tǒng)都對它進(jìn)行了設(shè)置。另外，新的路由協(xié)議如OSPF和IS-IS都能根據(jù)這些字段的值進(jìn)行路由決策。
總長度字段：指整個IP數(shù)據(jù)包的長度，以字節(jié)為單位。利用首部長度字段和總長度字段，就可以知道IP數(shù)據(jù)報中數(shù)據(jù)內(nèi)容的起始位置和長度。由于該字段長16比特，所以IP數(shù)據(jù)報最長可達(dá)65535字節(jié)。盡管可以傳送一個長達(dá)65535字節(jié)的IP數(shù)據(jù)包，但是大多數(shù)的鏈路層都會對它進(jìn)行分片。總長度字段是IP首部中必要的內(nèi)容，因為一些數(shù)據(jù)鏈路（如以太網(wǎng)）需要填充一些數(shù)據(jù)以達(dá)到最小長度。盡管以太網(wǎng)的最小幀長為46字節(jié)，但是IP數(shù)據(jù)可能會更短。如果沒有總長度字段，那么IP層就不知道46字節(jié)中有多少是IP數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。
標(biāo)識字段：唯一地標(biāo)識主機(jī)發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)包。通常每發(fā)送一份報文它的值就會加1樣，物理網(wǎng)絡(luò)層一般要限制每次發(fā)送數(shù)據(jù)幀的最大長度。IP把MTU與數(shù)據(jù)包長度進(jìn)行比較，如果需要則進(jìn)行分片。分片可以發(fā)生在原始發(fā)送端主機(jī)上，也可以發(fā)生在中間路由器上。把一份IP數(shù)據(jù)包分片以后，只有到達(dá)目的地才進(jìn)行重新組裝。重新組裝由目的端的IP層來完成，其目的是使分片和重新組裝過程對傳輸層（TCP和UDP）是透明的，即使只丟失一片數(shù)據(jù)也要重傳整個數(shù)據(jù)包。
已經(jīng)分片過的數(shù)據(jù)包有可能會再次進(jìn)行分片（可能不止一次）。IP首部中包含的數(shù)據(jù)為分片和重新組裝提供了足夠的信息。
對于發(fā)送端發(fā)送的每份IP數(shù)據(jù)包來說，其標(biāo)識字段都包含一個唯一值。該值在數(shù)據(jù)包分片時被復(fù)制到每個片中。標(biāo)志字段用其中一個比特來表示“更多的片”除了最后一片外，其他每片都要把該比特置1。
片偏移字段指的是該片偏移原始數(shù)據(jù)包開始處的位置。當(dāng)數(shù)據(jù)包被分片后，每個片的總長度值要改為該片的長度值。標(biāo)志字段中有一個比特稱作“不分片”位。如果將這一比特置1，IP將不對數(shù)據(jù)報進(jìn)行分片，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中如果遇到鏈路層的MTU小于數(shù)據(jù)包的長度時將數(shù)據(jù)包丟棄并發(fā)送一個ICMP差錯報文。
TTL（time-to-live）生存時間：該字段設(shè)置了數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)。它指定了數(shù)據(jù)報的生存時間。TTL的初始值由源主機(jī)設(shè)置（通常為32或64），一旦經(jīng)過一個處理它的路由器，它的值就減去1。當(dāng)該字段的值為0時，數(shù)據(jù)報就被丟棄，并發(fā)送ICMP報文通知源主機(jī)。
協(xié)議字段：根據(jù)它可以識別是哪個協(xié)議向IP傳送數(shù)據(jù)。
首部檢驗和字段：根據(jù)IP首部計算的檢驗和碼。它不對首部后面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。因為ICMP、IGMP、UDP和TCP在它們各自的首部中均含有同時覆蓋首部和數(shù)據(jù)效驗和碼。
每一份IP數(shù)據(jù)報都包含32 bit的源IP地址和目的IP地址。
最后一個字段是任選項，是數(shù)據(jù)包中的一個可變長的可選信息。這些任選項定義如下：
安全和處理限制（用于軍事領(lǐng)域，詳細(xì)內(nèi)容參見RFC 1108[Kent 1991]）
記錄路徑（讓每個路由器都記下它的IP地址）
時間戳（讓每個路由器都記下它的IP地址和時間）
寬松的源站選路（為數(shù)據(jù)報指定一系列必須經(jīng)過的IP地址）
嚴(yán)格的源站選路（與寬松的源站選路類似，但是要求只能經(jīng)過指定的這些地址，不能經(jīng)過其他的地址）。```
這些選項很少被使用，并非所有的主機(jī)和路由器都支持這些選項。`選項字段一直都是以32 bit作為界限，在必要的時候插入值為0的填充字節(jié)。這樣就保證IP首部始終是32 bit的整數(shù)倍。`
最后是上層的數(shù)據(jù)，比如TCP或UDP的數(shù)據(jù)段。
- 由于TCP、UDP、ICMP和IGMP及一些其他的協(xié)議都要利用IP傳送數(shù)據(jù)，因此IP必須在生成的IP首部中加入某種標(biāo)識，以表明其承載的數(shù)據(jù)屬于哪一類。為此，IP在首部中存入一個長度為8 bit的數(shù)值，稱作協(xié)議域。
其中1表示為ICMP協(xié)議，2表示為IGMP協(xié)議，6表示為TCP協(xié)議，17表示為UDP協(xié)議。
- ICMP是一種集差錯報告與控制于一身的協(xié)議。在所有TCP/IP主機(jī)上都可實現(xiàn)ICMP。ICMP消息被封裝在IP數(shù)據(jù)報里，ICMP經(jīng)常被認(rèn)為是IP層的一個組成部分。它傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息。ICMP報文通常被IP層或更高層協(xié)議（TCP或UDP）使用。一些ICMP報文把差錯報文返回給用戶進(jìn)程。
```常用的“ping”就是使用的ICMP協(xié)議```。“ping”這個名字源于聲納定位操作，目的是為了測試另一臺主機(jī)是否可達(dá)。該程序發(fā)送一份ICMP回應(yīng)請求報文給主機(jī)，并等待返回ICMP回應(yīng)應(yīng)答。一般來說，如果不能Ping到某臺主機(jī)，那么就不能Telnet或者FTP到那臺主機(jī)。反過來，如果不能Telnet到某臺主機(jī)，那么通常可以用Ping程序來確定問題出在哪里。Ping程序還能測出到這臺主機(jī)的往返時間，以表明該主機(jī)離我們有“多遠(yuǎn)”。
然而隨著Internet安全意識的增強(qiáng)，出現(xiàn)了提供訪問控制列表的路由器和防火墻，那么像這樣沒有限定的斷言就不再成立了。一臺主機(jī)的可達(dá)性可能不只取決于IP層是否可達(dá)，還取決于使用何種協(xié)議以及端口號。
- 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議如以太網(wǎng)或令牌環(huán)網(wǎng)都有自己的尋址機(jī)制（常常為48 bit地址），這是使用數(shù)據(jù)鏈路的任何網(wǎng)絡(luò)層都必須遵從的。當(dāng)一臺主機(jī)把以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送到位于同一局域網(wǎng)上的另一臺主機(jī)時，是根據(jù)48 bit的以太網(wǎng)地址來確定目的接口的。設(shè)備驅(qū)動程序從不檢查IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址。
ARP協(xié)議需要為IP地址和MAC地址這兩種不同的地址形式提供對應(yīng)關(guān)系。
`ARP過程如下`：ARP發(fā)送一份稱作ARP請求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀給以太網(wǎng)上的每個主機(jī)。這個過程稱作廣播，ARP請求數(shù)據(jù)幀中包含目的主機(jī)的IP地址，其意思是“如果你是這個IP地址的擁有者，請回答你的硬件地址。
連接到同一LAN的所有主機(jī)都接收并處理ARP廣播，目的主機(jī)的ARP層收到這份廣播報文后，根據(jù)目的IP地址判斷出這是發(fā)送端在尋問它的MAC地址。于是發(fā)送一個單播ARP應(yīng)答。這個ARP應(yīng)答包含IP地址及對應(yīng)的硬件地址。收到ARP應(yīng)答后，發(fā)送端就知道接收端的MAC地址了。
ARP高效運行的關(guān)鍵是由于每個主機(jī)上都有一個ARP高速緩存。這個高速緩存存放了最近IP地址到硬件地址之間的映射記錄。當(dāng)主機(jī)查找某個IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān)系時首先在本機(jī)的ARP緩存表中查找，只有在找不到時才進(jìn)行ARP廣播。
- 具有本地磁盤的系統(tǒng)引導(dǎo)時，一般是從磁盤上的配置文件中讀取IP地址。但是無盤工作站或被配置為動態(tài)獲取IP地址的主機(jī)則需要采用其他方法來獲得IP地址。
RARP實現(xiàn)過程是主機(jī)從接口卡上讀取唯一的硬件地址，然后發(fā)送一份RARP請求（一幀在網(wǎng)絡(luò)上廣播的數(shù)據(jù)），請求某個主機(jī)（如DHCP服務(wù)器或BOOTP服務(wù)器）響應(yīng)該主機(jī)系統(tǒng)的IP地址。
DHCP服務(wù)器或BOOTP服務(wù)器接收到了RARP的請求，為其分配IP地址等配置信息，并通過RARP回應(yīng)發(fā)送給源主機(jī)。
資料：
[HTTP協(xié)議](http://www.360doc.com/content/10/0930/17/3668821_57590979.shtml)
[深入理解HTTP](http://www.cnblogs.com/li0803/archive/2008/11/03/1324746.html)
