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什么是IP協(xié)議？

發(fā)布時間 2019-09-10

簡介：
IP（Internet Protocol）協(xié)議，又稱網(wǎng)際協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議的核心。它負責(zé)Internet上網(wǎng)絡(luò)之間的通信，并規(guī)定了將數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)遵循的規(guī)則。具體來說，IP協(xié)議不但定義了數(shù)據(jù)傳輸時的基本單元和格式，還定義了數(shù)據(jù)報的遞交方法和路由選擇。此外，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，主機之間進行通信所必需的地址，也是通過IP協(xié)議來實現(xiàn)的。
有了這種地址，計算機網(wǎng)絡(luò)用戶之間才能夠方便地進行通信。正是因為有了IP協(xié)議，因特網(wǎng)才得以迅速發(fā)展成為世界上最大的、開放的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。因此，IP協(xié)議也稱之為“因特網(wǎng)協(xié)議”。
IP協(xié)議主要用于互聯(lián)異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)，例如將LAN與WAN（使用X.25技術(shù)）互聯(lián)。盡管這兩類網(wǎng)絡(luò)中采用的低層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同，但通過網(wǎng)關(guān)中的IP可使LAN中的LLC幀和WAN中的X.25分組之間互相交換。各種網(wǎng)絡(luò)的幀格式、地址格式等差別很大，TCP/IP通過IP數(shù)據(jù)報和IP地址將它們統(tǒng)一起來，向上層（主要是傳輸層）提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報，使低層物理幀的差異對上層協(xié)議不復(fù)存在，達到屏蔽低層、提供一致性的目的。
雖然IP協(xié)議保證了計算機之間可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報，但它不負責(zé)解決數(shù)據(jù)報傳達的可靠性等安全問題，這些安全因素主要由TCP協(xié)議負責(zé)完成。 
特點：
從某種意義上講，Internet是許多物理網(wǎng)絡(luò)的抽象，它不是互聯(lián)技術(shù)，不涉及物理網(wǎng)絡(luò)的細節(jié)，只提供與物理網(wǎng)絡(luò)的接口。以用戶觀點看，Internet是一個互聯(lián)所有主機的虛擬網(wǎng)絡(luò)，但可以提供與所有物理網(wǎng)絡(luò)同樣的功能。
從概念上講，Internet提供3層服務(wù)。最低層，無連接傳送，系統(tǒng)提供不可靠、無連接的服務(wù)，這是其他服務(wù)的基礎(chǔ)；第二層提供高可靠、面向連接的服務(wù)；第三層提供優(yōu)質(zhì)與應(yīng)用有關(guān)的服務(wù)。
IP數(shù)據(jù)報協(xié)議非常簡單，僅能提供不可靠、無連接的傳送服務(wù)。不可靠即不保證分組成功傳送，對分組丟失、分組無序或重新傳送等問題，IP都不作檢測，也不通知發(fā)送端或接收端。無連接則是指每個分組被獨立地處理和傳送。其次，IP協(xié)議是點到點的。點到點通信的最大問題便是如何進行恰當(dāng)路由選擇。
提供服務(wù)：
IP協(xié)議是TCP/IP網(wǎng)際層的核心協(xié)議，也是整個TCP/IP模型中的核心協(xié)議之一。運行IP協(xié)議的網(wǎng)際層可以為高層用戶提供的服務(wù)有如下3個：
（1）不可靠的數(shù)據(jù)投遞服務(wù)。這意味著IP不能保證數(shù)據(jù)報的可靠投遞，IP本身沒有能力證實發(fā)送的報文是否被正確接收。數(shù)據(jù)報可能在線路延遲、路由錯誤、數(shù)據(jù)報分片和重組等過程中受到損壞，但IP不檢測這些錯誤。在錯誤發(fā)生時，IP也沒有可靠的機制來通知發(fā)送方或接收方。
（2）面向無連接的傳輸服務(wù)。IP協(xié)議不維護IP數(shù)據(jù)報發(fā)送后的狀態(tài)信息。從源節(jié)點到目的節(jié)點的每個數(shù)據(jù)報可能經(jīng)過不同的傳輸路徑，并且每個數(shù)據(jù)報的處理是相對獨立的，數(shù)據(jù)報在傳輸過程中數(shù)據(jù)報有可能丟失，有可能正確到達。
（3）盡最大努力投遞服務(wù)。盡管IP層提供的是面向非連接的不可靠服務(wù)，但是，IP并不隨意地丟棄數(shù)據(jù)報。只有當(dāng)系統(tǒng)的資源用盡、接收數(shù)據(jù)錯誤或網(wǎng)絡(luò)故障等狀態(tài)下，IP才被迫丟棄報文。
版本：
1.IPv4
因特網(wǎng)采用的核心協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議族。IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本號是4（IPv4），發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年。
IPv4的地址位數(shù)為32位，也就是最多有232臺計算機可以連到Internet上。
2.IPv6
IPv6是下一版本的因特網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代因特網(wǎng)的協(xié)議，它的提出最初是因為隨著因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不足必將妨礙因特網(wǎng)的進一步發(fā)展。為了擴大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算，IPv6實際可分配的地址，整個地球的每平方米面積上仍可分配1000多個地址。和IPv4相比，IPv6的主要改變就是地址的長度為128位，也就是說可以有2128個IP地址，相當(dāng)于1038。這么龐大的地址空間，足以保證地球上的每個人擁有一個或多個IP地址?？紤]到IPv6地址的長度是原來的4倍，RFC1884規(guī)定的標準語法建議把IPv6地址的128位（16個字節(jié)）寫成8個16位的無符號整數(shù)，每個整數(shù)用4個十六進制位表示，這些數(shù)之間用冒號分開，例如841b:e34f:16ca:3e00:80:c8ee:fBed:bf26。在IPv6的設(shè)計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問題，主要有端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量、安全性、多播、移動性和即插即用等。
3.IPv4向IPv6的過渡
IPv6是在IPv4的基礎(chǔ)上進行改進，一個重要的設(shè)計目標是與IPv4兼容，因為不可能要求立即將所有結(jié)點都轉(zhuǎn)變到新的協(xié)議版本中，這需要有一個過渡時期。IPv6比起IPv4，具有面向高性能的網(wǎng)絡(luò)（如ATM），同時，也可以在低帶寬的網(wǎng)絡(luò)（如無線網(wǎng)）上有效地運行。

參考資料
  • 1.  邢慧娟主編．Internet 基礎(chǔ)與應(yīng)用[M]．北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2008.07
  • 2.  王曉軍主編.． 計算機通信網(wǎng)[M]．北京：高等教育出版社，2003.12
  • 3.  趙麗花主編．計算機網(wǎng)絡(luò)通信[M]．北京：中國鐵道出版社，2011.01
  • 4.  陳卓然編著 ．計算機應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)驅(qū)動教程[M]．北京：國防工業(yè)出版社

IPv4的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)將會在一段相當(dāng)長的時間里與IPv6共存，許多業(yè)務(wù)仍然要在IPv4網(wǎng)絡(luò)上運行很長時間，特別是IPv6不可能馬上提供全球的連接，很多IPv6的通信不得不在IPv4網(wǎng)絡(luò)上傳輸，因此過渡機制非常重要，需要業(yè)界的特別關(guān)注和重視。IPv4向IPv6過渡的過程是漸進的，可控制的，過渡時期會相當(dāng)長，而且網(wǎng)絡(luò)/終端設(shè)備需要同時支持IPv4和IPv6，最終的目標是使所有的業(yè)務(wù)功能都運行在IPv6的平臺上。