一、IPv4数据报格式
1.版本号：4bit
2.首部长度：4bit，用于确定IP数据报中载荷实际开始的地方。一般IP数据报首部长度为20字节。
3.服务类型
4.数据报长度：16bit，IP数据报的总长度（首部+数据），单位为字节。
5.16比特标识，3比特标志，13比特片偏移：与分片有关
6.寿命：每过一台路由器，字段值减一。
7.上层协议：指示数据报的数据部分应该交给哪个特定的运输层协议。6->TCP，17->UDP。
8.首部检验和
9.源IP地址
10.目的IP地址
二、IP数据报分片和重组
1.每个数据链路有自己的MTU，链路类型不同，MTU的值也不同，这里MTU指的是数据链路帧的数据区的最大字节数（IP数据报长度）
2.例子
①ID
②fragflag：1->后续还有分片，0->最后一个分片
③offset：在数据段里的偏移量，字节÷8
三、IP地址：分配给主机或路由器接口的标识符
1.接口：主机/路由器与物理链路之间的边界
路由器有多个接口；主机可以有多个接口；每个接口有一个IP地址
2.IPv4：32个二进制位长（4字节），常用点分十进制表示
IPv6：128个二进制位长（16字节）常用冒号分隔表示
四、IPv4编址
1.IP地址结构
网络号：指明主机所在网络的编号。
主机号：主机在网络中的编号。
网络号、主机号均不能全为1或全为0.
2.传统的IP地址分类
A类：利用IP地址的第一个字节作为网络地址，最高位为0，其余的三个字节作为主机地址。
地址范围为 1. 0. 0. 1－127.255.255.254
B类：利用IP地址的前两个字节作为网络地址，最高位为10，其余的两个字节作为主机地址。
地址范围为 128.0.0.1－191.255.255.254
C类：利用IP地址的前三个字节作为网络地址，最高位为110，最后一个字节作为主机地址。
地址范围为192.0.0.1－223.255.255.254
D类：
E类：
3.特殊IP地址段
①本地回环地址：127.0.0.1-127.255.255.254
这是预留的一组IP地址，主要是用来识别主机本身的地址。也叫做“localhost”，一般用来测试。
②私有地址：10.x.x.x, 172.16.x.x——172.31.x.x, 192.168.x.x
这三个地址段被称为私有IP地址段，也就是局域网所使用的地址段，在公网上不能被路由。
③0.0.0.0：这个地址严格上来说都不是真正意义上的IP地址。
主要是用来标识不清楚的网络和主机的。系统遇到无法识别的网络或主机的时候会统一的归纳到这个地址。
④255.255.255.255：这个地址是受限的广播地址。
主要指一个网段内的所有主机。
五、互联网中的IP地址
1.注意：
同一局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须相同；
交换机互连的网络仍然是一个局域网，只能有一个网络号；
路由器总是具有两个或两个以上IP地址；
当两个路由器直接相连时，在连线两端的接口处，可以指明IP地址也可以不指明IP地址。
2.下图，共六个网络。
六、子网
1.划分子网
络号相同的IP地址属于同一个网络。而网络还可以划分为若干子网。
划分子网的方法是从主机号借用若干个比特作为子网号，剩下的主机位为主机号。
对某个子网来说，主机号全0的地址不能用，它被用做表示该子网的子网号；主机号全1的也不能用，它用于本子网的广播。因此每个子网所能容纳的主机数是2^N-2，N是主机号位数。
2.子网的特点
3.子网掩码
用来确定网络地址（包括网络号和子网号）和主机地址的长度。子网掩码长为32位比特，其中的1对应于IP地址中的网络号和子网号，而子网掩码中的0对应于主机号。
子网掩码和IP地址相与，即可得到网络号。
4.使用子网掩码的分组转发
①不划分子网时，路由表只有两项：目的网络地址和下一跳地址
②使用子网划分后，路由表中将包括三项：目的网络地址、子网掩码和下一跳地址
目的ip与子网掩码相与，得出网络号，再与表中的目的网络地址比较。
七、无分类域间路由（CIDR）
1.使用斜线记法，来区分网络前缀和主机号，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，斜线后面用一个数字指定网络前缀的长度。 a.b.c.d/x
2.构造超网：一个CIDR地址块可以表示分类IP的多个分类地址，这种地址的聚合称为路由聚合，又称为构造超网。
(15条消息) 【计算机网络】IPv4无分类编址CIDR地址分配例题总结_一只小榨菜的博客-CSDN博客
八、设备获得IP——动态主机配置协议DHCP
1.自动从一个DHCP服务器得到IP地址（和网关，子网掩码，DNS服务器ip或域名），方便灵活
2.plug-and-play：即插即用
3.DHCP是应用层协议，被封装在UDP段
3. 获取IP的过程：
①主机广播 “DHCP DISCOVER” 消息：源ip取全0，目的ip取全1；Transaction ID是事务ID，是个随机数，用于客户和服务器之间匹配请求和相应消息；Yiaddr是客户IP地址。
②DHCP 服务器用 “DHCP OFFER” 消息响应：目的ip取全1。
③主机请求IP地址: “DHCP REQUEST” 消息 ：源ip依然取全0。
④DHCP 服务器确认 “DHCP ACK/NACK” 消息：目的ip依然取全1。
⑤DHCP 终止租用期”DHCP RELEASE”消息
九、组织机构获取IP——ICANN
十、NAT：网络地址转换
1.对外部网络来讲，本地网络只用一个IP地址，解决IP地址短缺的问题。
2.外出的分组: 替换每个外出的分组的 (源IP 地址, 端口号) 为 (NAT IP 地址, 新端口号)
3.进来的分组: 用保存在NAT表中的对应的(源IP 地址, 端口号) 替换分组中的目的域 (NAT IP 地址, 新端口号）
4.NAT转换表：记录每个(源IP 地址, 端口号)到 (NAT IP地址, 新端口号) 转换配对
5.外网主机不能主动联系内部主机，因为此时NAT转换表没有对应的映射，需要配置静态转发表。
说明：
A.内网主机10.0.0.1向IP地址为128.119.40.186的web服务器上的web页面。该主机任意指派一个端口号（3345），将该数据报发送到LAN
B.NAT路由器根据NAT转换表，将源IP、源端口号映射为138.76.29.7、5001。当选择新端口号时，NAT路由器可以选择任意一个未在转换表中使用的源端口号。
C.web服务器接受并发送响应报文，目的IP和目的端口号为138.76.29.7:5001
D.NAT路由器从转换表中查找，将目的IP和目的端口号转换为10.0.0.1:3345，向对应的内网主机转发数据报。
十一、IPv6
1.数据报格式
依次为：版本，优先级，流标签，有效数据长度，下一个首部，跳数限制，源地址，目的地址，数据，其中固定40字节的头部，IP地址为16字节。
2.地址表示
①冒号十六进制表示 104.220.136.100.254.254.254.255.0.0.18.128.140.10.254.255 用冒号十六进制表示为： 69DC:8864:FFFF:FFFF:0:1280:8C0A:FFFF （？）
②零压缩表示法
FF0C:0:0:0:0:0:B1 零压缩表示为： FF0C::B1
3.与IPv4的不同
①校验和: 全部去掉，减少每一跳的处理时间
②不允许在中间路由器上进行分片和重组，只能在源或目的地执行。路由器会直接丢弃过大的数据报，并返回相应的ICMP报文
4.从 IPv4 到 IPv6过渡
①双栈：一些路由器具有双重栈 (v6, v4) 能够在两种格式中转换（比如：以ipv6解析出数据，再以ipv4封装 ）
②隧道: 在穿过IPv4路由器时，IPv6分组作为 IPv4分组的负载，把IPv4的报文当做IPv6的数据段封装