网络层之IP协议，它带来了哪些功能，真的能顺着网线找到？

在上一篇，学习了链路层的以太网协议，知道了MAC地址，在以太网中，找到对应的终端最终依靠的是MAC地址，但是在实际使用中，大家可能发现并不是使用的MAC地址，而是IP协议，比如

（1）浏览器输入域名会通过DNS解析到IP地址；访问共享文件夹时，输入对方电脑的IP地址即可；在进入某个设备的后台的时候，输入对应设备的IP地址即可进入。

（2）博主比较喜欢看悬疑、推理、警匪的影视/电影，美剧里面经常会出现通过IP攻击了某个服务器、定位到了位置、通过技术获取到了监控画面，就算在港剧里面也会出现这样的桥段，某个犯罪嫌疑人利用公共场所网吧/网咖发布有害信息，警方很快就通过这个IP定位到了这个网吧位置所在，然后通过监控分析出犯罪嫌疑人的特征，进行抓捕。

（3）每个设备上面都会有对应的IP信息，包括电脑、手机、摄像头、网络设备、甚至智能家居都会有。

通过生活中使用以及影视剧之类可以得到一些信息。 IP协议

IP协议是网络层唯一的协议，全称（互联网协议），也是TCP/IP协议体系中最核心的协议之一，通过IP地址，保证了联网设备的唯一性，IP最大的特性是为两个终端之间的通信提供更高的效率、更高的传输速度，也带来了弊端，就是无连接以及不可靠的传输。

这个图是不是很熟悉，没错就是第二篇里面的，但是这里扩展了一下，比如图上面的访问者1、2、3，都需要访问WEB服务器，这个时候WEB服务器怎么去区分跟识别这三个请求，又怎么去保证能够正常返回。

想象一下我们实际生活中，全国人口这么多，如果单独用姓名来区分，重名的非常多，这个时候就需要一个唯一能标识自己身份的东西，那就是身份证，重名了没关系，身份证的ID是唯一的，在网络世界中，也是一样，为了唯一性，给每个设备也加入一个“身份ID”，在通信的过程中，携带“身份ID”信息包含在数据包里面，这样在服务器收到以后，能够准确的回复。

在网络中的“身份ID”就是IP地址，这样在访问的过程中，将IP地址携带在数据包中，服务器收到以后就能够明确是谁发的，返回的时候根据IP地址返回即可。

这里以访问者1（12.1.56.6）访问服务器（1.1.1.1）举例（这里只看网络层）

这个过程在第二篇就介绍过了，以生活中快递的形式代入，把包裹当成数据包，把快递单号当成源目IP（快递单号包含发件人与收件人），快递公司的运输工具当成中的路由器等设备，在运输途中，根据单号的收件人地址（目的IP）来运输，中途会进行中转，交给另外的运输车继续运输（路由器通过查询路由表，交给下一个设备继续处理一样），最终到达收件人的手里。

通过以上内容可以得到的信息 IP协议的报文格式

在上一篇二层的以太网协议中，了解过以太网的报文格式，那么在IP协议中它也有自己的报文格式，正式因为有了这个格式，数据在从上往下封装的时候，才能完整的生成一个对应每层的头部。

红色标记的是目前对于初学者来说是必须知道的，其余的可以等有一定基础后在回过头了解，否则记得太多会有点混乱。（下面会介绍下每个字段的作用）

一个标准的IP头有12个字段，对于刚接触网络的朋友来说，不要求全部掌握，红色部分是必须掌握的，其余的暂时作为可选，但是需要了解下作用，下面把相同作用的字段做一个知识点的汇总。

标明区分了IP头部与数据有什么作用呢，比如上图，可以知道IP协议的头部是20个字节，总长度是200个字节，那么去掉头部后剩下180个字节，我们可以回想下第二篇讲解的，路由器收到一个数据包后，它需要解封装拆除IP头的信息，读取里面的目的IP地址信息，甚至有时候需要修改IP的信息，完成后在重新进行封装操作，那么路由器怎么知道这个IP头的范围呢，IP头部默认是20个字节，最大可以60个字节，不是固定的，万一它在操作的时候把数据部分也当成IP头部的一部分进行修改，那这个数据包的内容不就遭到破坏，从而变的没有任何意义，所以标明区分IP头部与数据的范围后，设备就有了一条明确的分界线，避免了这样的情况发生。

ping暂时还没讲解（暂时不用关注），可以发现不通的终端类型TTL是不一样的，PC为64，服务器为128，这个了解还是有些用的，后续我们可以通过TTL的值来判断这个终端是路由器、普通PC还是服务器。

TTL每次减少1，还有体现到了一个重要作用就是“被动防环路”，在某些时候，由于工程师的粗心导致网络”成环”了，数据包从1-2-3-4-5的路径这样走，会发现又回到A了，A继续发送，沿着2-3-4-5又回到A，这样循环，如果没有TTL的话，如果数据包一多，那么这个网络的的资源就会被消耗掉，有了TTL，每经过一个三层设备减去1，那么最终是会变成0的，0就会被丢弃，从而不会一直循环下去，但是这里要注意，这种方式只是一个“被动”的解决办法，真正的一个规划好的网络是不会存在在这种情况的。

比如访问者1发送了多个访问给服务器，有TCP的应用、UDP的应用，那服务器收到以后，它到底是交给TCP处理呢，还是UDP处理呢，所以有了以后，服务器根据这个ID就能明确知道是交给哪个上层协议处理了，完成正确的交互。就像我们平时电脑使用的时候，不同的应用有不同的后缀名，有不同的应用程序去打开读取，如果有txt记事本去打开一部MP4的电影，那肯定是会出错，同样如果服务器处理TCP的数据采用UDP协议来处理，一样会出现错误。

最终，不管是以太网协议的类型字段，还是IP协议的字段，以及接下来要学习的TCP、UDP协议的端口号，都在做一件事情，明确告诉接收方，用正确的上层协议来处理这个数据。

IP协议总结 “承上启下”

可以看到IP地址在IP协议中具有很重要的作用，甚至在如今互联网的使用中密不可分，像我们使用的身份证都有对应的分类，按省份、城市、地区、出生年月日等格式进行区分，那么IP地址的分类与格式是怎么样的呢？下一篇来进入一下IP地址的课题，这个也是让人很头疼的知识点。

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