IP协议的报文结构

如图：

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上述的IP协议是ipv4的版本，如上述图中的4位版本号。

现当今的世界仅有两个版本分为ipv4和ipv6。

在这里我以ipv4来介绍IP协议。

IP协议的报头最长为60个字节，最短为20个字节。

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如图8个服务类型：

这里不做过多的介绍，咱们程序员不需要关注这个。

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16位总长度：

整个IP数据包的长度就是报头加载荷，

IP自身实现了拆包组包这样的功能，如果携带的载荷超出了长度上线，IP就会自动拆分成多个数据包每个数据包携带一部分，发送对方后再拼好。

16位这里其实就是64kb，不能超出这个上限。

如果超出上限，如图：

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那么如何进行组包的呢？

如图：

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8位生存时间：IP数据包要在网络上转发，限制一个数据包在网络上转发的最大次数。

8位协议：这里就描述了载荷部分是哪种协议的数据包。

16位校验和：只针对IP的首部进行校验，载荷部分不关心。

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32位源IP地址和32位目的IP地址。

这两个是最核心的部分，一个IP地址其实就是一个32位的整数，用点分十进制来表示，表示范围0~42亿9000万。

随着社会的发展，这些数慢慢的就不够用了。在这里呢，我们怎么解决上述的问题呢？

有两种方案：

1）动态分配IP。

2）NAT网络地址转换。

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1）动态分配IP

这种方案相对第二种方案来说，是非常简单的，相对的实际的效果也没有第二种方案明显。

其实就是，上网就分配IP，不上网就不分配。

这种机制只能缓解问题，并没有从根本上解决IP地址变多的问题。

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2）网络地址转换

首先呢，把IP地址分为两大类。

a）内网ip/私网ip

这里以 10*  或  172.16 - 172.31.*   或  192.168.*  开头的全是私网ip。

b）外网ip/公网ip

除了内网其他的都是。

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这里的外网ip必须不能重复，而内网ip在同一个局域网不能重复，不同的局域网下可以重复。

内网访问外网，NAT机制存在以下几种情况：

如图：

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接下来呢，我以自己的电脑访问，cctalk客户端为例子，来解释，NAT机制。

开始，我自己的电脑会发送一个ip数据包，里面包含源IP地址（自己电脑的IP地址），源端口（自己的应用程序的端口号），还有目的IP和目的端口（都是cctalk）服务器的，在中间发送的过程中，NAT会进行转换，将源IP改变。发送给cctalk。

如图解：

和运营商的路由器会进行转换，返回的响应也是一样。

如图：

最后返回给我自己的电脑。