网间协议IP: 实现互联网通信的基础协议

1.IP原理

IP主要用于不同网络上两个主机之间发送数据，主机上的IP模块构成一个带有全局网络地址的数据报。所谓IP模块就是在IP数据报上加一个报头，然后将它送至网间连接器（或网关，Gateway）。网间连接器再将分组拆开，恢复原数据报，分析IP头，从而决定该数据报的控制信息，还原数据。如果是数据，网间连接器还必须进行路径选择。在发送数据前，网间连接器将数据分段，每个段成为独立的IP数据报，然后将它们排成队列进行发送。目的主机将相应头除去，恢复成IP数据报，将它们缓存起来，然后重新组装成原数据，最后传递至更高的协议层处理，由更高协议负责数据报流排序，端到端差错控制和流控。

从上述IP操作过程可知，IP主要解决三个问题：寻址、路径选择、分段和重新组装。

（1）寻址。可以用名字、地址和路径来描述一个目标，名字说明目标是什么，地址指出目标位置，路径说明如何到达目标。整个网络中，应用程序使用名字来标识目标，主机将名字翻译成网络地址，网络选择路径来到达目标。为了通过网间连接器传送数据，必须标识两个实体，网络和主机。网间连接器也需要一个网络地址。这个网络地址有许多确定方法，如全局主机寻址方案。在互连网络中，每一个主机都有惟一标识号，为了达到选择路径的目的，每个网间连接器需要从主机地址推算网络地址。因此，网间连接器将接收一个带有目的地址的网络分组。

（2）路径选择。每个主机和网间连接器保持一张路径表，对每个可能的目的网络，路径选择表给出IP数据报应该送往下一个网间连接器的地址以及到达的目的地址的步数。路径表可以是静态的，也可以是动态的。静态表也可给出几种可能的路径选择，以便当某个网间连接器不能用时，改换别的路径。动态表对差错和拥挤情况能作出灵活的反应。

（3）分段及重新组装。在数据报的报头设置几个字段：ID（标识）、Length（长度）、Offset（偏移）、More flag（标志）。ID用来唯一标识一个主机发出的数据表。Length是8位位组，表示数据分段长度。Offset是原始数据分段位置，用64的倍数来表示。

2.网间协议IP(www.xing528.com)

IP是美国DOD和NBS制定的网络互连协议。协议分成三部分：与较高层的接口，规定IP提供的服务；规定主机和网间连接器之间的交互作用；与较低层的接口，规定IP需要的服务。

（1）IP协议。该协议格式如图7-10所示。

图7-10　IP格式

（a）IP协议数据单元；（b）ICMP协议数据单元

（2）IP服务。为了给互连网络中的IP用户（即TCP、IP）提供无连接数据服务，可以用三个原语定义用户—IP接口：DATA.request，DATA.indication，ERROR。原语DATA.request用来请求数据单元的传输。DATA.indication原语由IP用来通知用户，数据单元已经到达。ERROR原语用来通知用户，数据传输出错。

（3）IP—网络接口。只要求网络层提供不可靠的数据报服务，IP—网络接口原语格式和内容取决于网络接口的特性，有DATA.request，DATA.indication。