把這三個協議放到一起學習是因為這三個協議處於同一層，
arp協議用來找到目標主機的
ethernet
網絡卡mac
位址，ip
則承載要傳送的訊息。資料鏈路層可以從
arp得到資料的傳送資訊，而從
ip得到要傳輸的資料資訊。
1.ip協議
ip協議是
tcp/ip
協議的核心，所有的
tcp，
udp，
imcp
，igcp
的資料都以
ip資料格式傳輸。要注意的是，
ip不是可靠的協議，這是說，
ip協議沒有提供一種資料未傳達以後的處理機制
--這被認為是上層協議
--tcp
或udp
要做的事情。所以這也就出現了
tcp是乙個可靠的協議，而
udp就沒有那麼可靠的區別。這是後話，暫且不提
1.1.ip
協議頭
如圖所示
挨個解釋它是教科書的活計，我感興趣的只是那八位的
ttl欄位，還記得這個欄位是做什麼的麼
?這個字段規定該資料報在穿過多少個路由之後才會被拋棄
(這裡就體現出來
ip協議包的不可靠性，它不保證資料被送達
)，某個
ip資料報每穿過乙個路由器，該資料報的
ttl數值就會減少
1，當該資料報的
ttl成為零，它就會被自動拋棄。這個欄位的最大值也就是
255，也就是說乙個協議包也就在路由器裡面穿行
255次就會被拋棄了，根據系統的不同，這個數字也不一樣，一般是
32或者是64，
tracerouter
這個工具就是用這個原理工作的，
tranceroute的-m
選項要求最大值是
255，也就是因為這個
ttl在
ip協議裡面只有
8bit。
現在的ip
版本號是
4，所以也稱作
ipv4
。現在還有
ipv6
，而且運用也越來越廣泛了。
1.2.ip
路由選擇
當乙個ip資料報準備好了的時候，
ip資料報
(或者說是路由器
)是如何將資料報送到目的地的呢
?它是怎麼選擇乙個合適的路徑來"送貨
"的呢?
最特殊的情況是目的主機和主機直連，那麼主機根本不用尋找路由，直接把資料傳遞過去就可以了。至於是怎麼直接傳遞的，這就要靠
arp協議了，後面會講到。
稍微一般一點的情況是，主機通過若干個路由器
(router)
和目的主機連線。那麼路由器就要通過
ip包的資訊來為
ip包尋找到乙個合適的目標來進行傳遞，比如合適的主機，或者合適的路由。路由器或者主機將會用如下的方式來處理某乙個
ip資料報 如果
ip資料報的
ttl(
生命週期
)以到，則該
ip資料報就被拋棄。
搜尋路由表，優先搜尋匹配主機，如果能找到和
ip位址完全一致的目標主機，則將該包發向目標主機
搜尋路由表，如果匹配主機失敗，則匹配同子網的路由器，這需要
「子網掩碼
(1.3.)」
的協助。如果找到路由器，則將該包發向路由器。
搜尋路由表，如果匹配同子網路由器失敗，則匹配同網號
(第一章有講解
)路由器，如果找到路由器，則將該包發向路由器。
搜尋陸游表，如果以上都失敗了，就搜尋預設路由，如果預設路由存在，則發包
如果都失敗了，就丟掉這個包。
這再一次證明了，
ip包是不可靠的。因為它不保證送達。
1.3.
子網定址 ip
位址的定義是網路號
+主機號。但是現在所有的主機都要求子網編址，也就是說，把主機號在細分成子網號
+主機號。最終乙個
ip位址就成為
網路號碼
+子網號
+主機號。例如乙個
b210.30.109.134
。一般情況下，這個
ip位址的紅色部分就是網路號，而藍色部分就是子網號，綠色部分就是主機號。至於有多少位代表子網號這個問題上，這沒有乙個硬性的規定，取而代之的則是子網掩碼，校園網相信大多數人都用過，在校園網的設定裡面有乙個
255.255.255.0
的東西，這就是子網掩碼。子網掩碼是由
32bit
的二進位制數字序列
,形式為是一連串的
1和一連串的
0，例如：
255.255.255.0(
二進位制就是
11111111.11111111.11111111.00000000)
對於剛才的那個
b類位址，因為
210.30
是網路號，那麼後面的
109.134
就是子網號和主機號的組合，又因為子網掩碼只有後八
bit為
0，所以主機號就是
ip位址的後八個
bit，就是
134，而剩下的就是子網號碼
--109。
2. arp協議
還記得資料鏈路層的乙太網的協議中，每乙個資料報都有乙個
mac位址頭麼
?我們知道每一塊乙太網卡都有乙個
mac位址，這個位址是唯一的，那麼
ip包是如何知道這個
mac位址的
?這就是
arp協議的工作。
arp(
位址解析
)協議是一種解析協議，本來主機是完全不知道這個
ip對應的是哪個主機的哪個介面，當主機要傳送乙個
ip包的時候，會首先查一下自己的
arp快取記憶體
(就是乙個
ip-mac
位址對應表快取
)，如果查詢的
ip-mac
值對不存在，那麼主機就向網路傳送乙個
arp協議廣播包，這個廣播包裡面就有待查詢的
ip位址，而直接收到這份廣播的包的所有主機都會查詢自己的
ip位址，如果收到廣播包的某乙個主機發現自己符合條件，那麼就準備好乙個包含自己的
mac位址的
arp包傳送給傳送
arp廣播的主機，而廣播主機拿到
arp包後會更新自己的
arp快取
(就是存放
ip-mac
對應表的地方
)。傳送廣播的主機就會用新的
arp快取資料準備好資料鏈路層的的資料報傳送工作。
乙個典型的
arp快取資訊如下，在任意乙個系統裡面用
「arp -a」命令:
inte***ce: 192.168.11.3 --- 0x2
internet address physical address type
192.168.11.1 00-0d-0b-43-a0-2e dynamic
192.168.11.2 00-01-4a-03-5b-ed dynamic
都會得到這樣的結果。
這樣的快取記憶體是有時限的，一般是
20分鐘
(伯克利系統的衍生系統)。
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