【lwip】09-IPv4协议&超全源码实现分析( 二 ) _生活百科

9.2.7 本网络本主机地址IP 地址 32bit 全为 0 的地址（0.0.0.0）表示的是本网络本主机，只能做源IP地址。
在当设备启动时但又不知道自己的 IP 地址情况下常见。
9.2.8 子网子网掩码 & 判断是否在同一子网：IP 与子网掩码做按位与，就可以得出该 IP 的子网网段。如：

子网掩码：255.255.255.0
IP-1: 192.168.1.2 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0
IP-2: 192.168.1.123 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0
IP-3: 192.168.2.123 & 255.255.255.0 = 192.168.2.0
因为 192.168.1.0 = 192.168.1.0，所以IP-1与IP-2处于同一子网。
因为 192.168.1.0 != 192.168.2.0，所以IP-1与IP-3不在同一子网。

在发数据包时，子网的作用：

若源IP和目标IP在同一子网：直接获取目标IP主机的MAC，然后把数据包丢出去。
若源IP和目标IP不在同一子网：获取默认网关的 MAC ，然后把数据包丢给默认网关那边。

9.2.9 NAT 概念在计算机网络中，网络地址转换(Network Address Translation，缩写为 NAT)，也叫做网络掩蔽或者 IP 掩蔽(IP masquerading) 。
当前只需要知道NAT就是网络地址转换的作用即可，详细技术细节自行百度。
9.3 IP数据报

文章插图
9.3.1 版本号字段占用4 bit 。
这个字段规定了数据报的 IP 协议版本。
如：

IPv4：值为4 。
IPv6：值为6 。

9.3.2 首部长度字段占用4 bit 。
用于记录 IP 首部的数据的长度。
单位，字。最大可以表示15*4=60字节。
IP首部的长度默认是20 byte ，但是如果有选项字段，就不止20 byte了。
9.3.3 服务类型（TOS：type of service）字段占用8 bit 。
该字段用于描述当前IP数据报急需的服务类型，如：

最小延时；
最大吞吐量；
最高可靠性；
最小费用等。

路由器在转发数据报时，可以根据该字段的值来为数据报选择最合理的路由路径。
9.3.4 总长度字段占用16 bit 。
是 IP 数据报的总长度（IP首部+数据区）。
单位，字节。最大能表示65535字节。
数据报很少有超过1500字节的，因为以太网数据帧的数据最大长度为1500字节。
如果一个IP数据报过大时，需要进行分片处理。
9.3.5 标识字段标识字段、标志字段和13位偏移字段常在IP数据报分片时使用。
占用16 bit 。
用于标识IP层发出去的每一份IP数据报，每发送一份，该值+1 。
如果IP数据报被分片，该字段在每个分片的IP数据报上是一致的，表示属于同一个IP数据报。
在接收端会根据该字段识别同一个IP数据报进行重装。
9.3.6 标志字段占用3 bit 。
第一个bit保留未用。
第二个bit是不分片标志位：

0：则表示 IP 层在必要的时候可以对其进行分片处理。
1：则表示 IP 数据报在发送的过程中不允许进行分片，如果这个 IP 数据报的大小超过链路层能承载的大小，这个 IP 数据报将被丢弃。

第三个bit是更多分片标志位：

0：后续没有更多分片。即是当前分片的IP数据报是最后一个分片。
1：表示后续还有分片。即是当前分片的IP数据报不是最后一个分片。

9.3.7 分片偏移量字段占用13 bit 。
表示当前分片所携带的数据在整个 IP 数据报中的相对偏移位置。
单位，8字节（2个字）。
目标主机要接收到从0分片偏移量到最高分片偏移量的所有分片才能进行组装出完整的IP数据报。
9.3.8 生存时间（Time-To-Live，TTL）字段占用8 bit 。
该字段用来确保数据报不会永远在网络中循环。
IP数据报没经过一台路由器处理，该值-1 。
如果TTL字段下降到0 ，则路由器会丢弃该数据报，且会返回一个 ICMP 差错报文给源主机。
9.3.9 协议字段占用8 bit 。
表示上层协议类型。即是表示数据区的数据是哪个协议的数据报。如：

6：表示TCP协议。
17：表示UDP协议。
其它值可以自行度娘。

9.3.10 首部校验和字段占用16 bit 。
只针对IP首部做校验，并不关系数据区在传输过程中是否出错，所以对于数据区的校验需要由上层协议负责。
路由器要对每个收到的 IP 数据报计算其首部检验和，如果数据报首部中携带的检验和与计算得到的检验和不一致，则表示出现错误，路由器一般会丢弃检测出错误的 IP 数据报。