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IP协议(Internet Protocol)：网络层协议。
网络层协议位于传输层和链路层中间，传输层解决端到端的问题，预先建立连接保证了消息的可靠性。而IP协议并不预先建立连接，它任由数据在网络中传输，每个节点通过路由算法来找到数据传输到的下个节点，它不保证数据的可靠性。消息可靠性有上方传输层来保证。
IP协议目前主要有两种架构，IPv4和IPv6，IPv4是目前应用最广泛的互联网协议。
IPV4协议的工作原理
1.分片(Fragmentation)
还是将数据拆分传输，把数据切分成片，适配底层传输网络
2.增加协议头(IP Header)
Type Of Service：服务的类型，是为了响应不同的用户诉求，用来选择延迟、吞吐量和丢包率之间的关系。
IHL（Internet Header Length)：IP协议头的大小。
Total Length：报文(封包datagram)的长度
Identification：报文的ID，发送方分配，代表顺序
Fragment offset：描述是否要分包（拆分），和如何拆分。
Time To Live：封包存活的时间。
Protocol：描述上层的协议，比如TCP=6,UDP=17
Options：可选项
Checksum：检验封包的正确性
3.延迟、吞吐量、丢包率
延迟：1bit的数据从网络的1个终端传送到另一个终端需要的时间
吞吐量：单位时间内可以传输的平均数据量。
丢包率：发送出去的封包没有到达目的地的比例。
注意：三个条件无法同时满足
4.寻址(Addressing)
寻址：给一个地址，然后找到这个东西。IPv4地址是32位：逐级寻址
例如：103.16.3.17
103对应二进制：0110 0111
16对应二进制： 0001 0000
3对应二进制：0000 0011
17对应二进制：0001 0001
第一步：找到顶层网络
103.16.3.1 最顶层的网络号和 255.0.0.0 （子网掩码）做位与运算得到：
位运算：1&1=1，1&0=0，0&1=0，0&0=0
103.16.3.1 & 255.0.0.0 = 103.0.0.0（顶层网络）第二步：找到下一层网络 用IP地址103.16.3.1和下一级的子网掩码做位与运算：
103.16.3.1 & 255.255.0.0 = 103.16.0.0（下一级网络）
第三步：找到再下一级网络
使用 255.255.255.0 子网掩码找到下一级网络：
103.16.3.1 & 255.255.255.0 = 103.16.3.0
最后一步：定位设备，设备就在子网 103.16.3.0 中；最终找到的设备号是 1
注意：子网掩码不一定都是 255
5.路由(Routing)
若寻找的IP地址不在局域网中，需要网关路由找到去往对应网络的路径。IP地址和子网掩码位与的过程是由路由算法实现的。
IPV6协议
IPv4只能支持大约43亿设备（2的32次方），远远是不够用的。
IPv4有个方案是拆分子网：例如一个公司分配一个外网ip，那么公司中局域网内应用要想访问外网，需要NAT协议转换，通过同一个外网ip进行访问。
IPv4不够用，那么就出现了IPv6的协议，IPv4有4个8位，共32位，IPv6有8个16位，共128位也就是（2的128次方），这个数量目前来说是绝对够用的吧。
IPv6和IPv4两者工作原理相似，为切片、增加封包头、路由(寻址)几个阶段。
IPv6和IPv4的主要区别
1.区别一：地址地址数量：IPv4有4个8位，共16位，IPv6有8个16位，共128位分割符号：IPv4的地址用 ‘.’ 分割，如 103.28.7.35 。每一个是8位，用0-255的数字表示。
IPv6的地址用’:'分割，如 0123:4567:89ab:cdef:0123:4567:89ab:cdef 。每个是一个16位的16进制数字，就是4个字符。
2.书写方式：IPv6地址可简写
例如：0123:4567:0000:0000:0123:4567:0000:cdef
可以省略若干组 0000用
::代替，简写后就是0123:4567::0123:4567:0000:cdef
但是只能出现一次，如果出现多次，比如将后边的0000也用::代替，如 0123:4567::0123:4567::cdef
，那怎么知道是前边有八个0还是后边有八个0呢。所以说只能出现一次。
开头的0和连续的0也可以省略简写如：123:4567::123:4567:0:cdef
3.寻址
寻址-全局单播
站点前缀（Site Prefix)：48bit（也就是前三个16位），一般是由ISP（Internet Service Providor，运营商）或者RIR(Regional Internet Registry， 地区性互联网注册机构)。RIR将IP地址分配给运营商。
子网号（Subnet ID)：16bit（第四个16位），用于站点内部区分子网。
接口号（Interface ID)：64bit后四个16位），用于站点内部区分设备。
寻址-本地单播
就是给定地址，在本地网定位设备
例如：fe80::123e:456d
fe80开头就标记为Link-local，在本地进行寻址
分组多播
需要以8个1，也就是 ff00 开头，后面跟上一个分组的编号。
所在的网络中已经定义了该分组编号，而且有设备可以识别这个编号。
拥有分组下设备的完整清单，并把数据发送给对应的设备们。
IPv4也支持分组多播，但需要网络配置整体配合。
4.新设备接入
新设备接入IPv6后，会使用IPv6的邻居发现协议(Neighbour Discover Protocol)为自己申请一个IP地址。当新设备需要发送信息到目的地时，还可以通过ND协议广播查询目标设备。然后如果需要路由，还可以通过ND查找路由器。IPv6：更加无状态化，减少数据冗余带来的风险和负担
Ipv6的主要优势：
解决了IP地址耗尽的问题
解决了网络区域、站点划分的问题。
协议层支持多播。Ipv6可以有专门的地址用作多播。
支持邻居发现协议，自动分配地址，做到了无状态接入设备。