网际协议

职能

互联网协议从源计算机获取信息到目的地计算机。它以数据包的形式发送这些信息。

目前使用的互联网协议有两个版本。IPv4和IPv6，其中IPv4是使用最多的版本。IP也给了计算机一个IP地址来识别彼此，很像一个典型的物理地址。

IP是互联网协议套件中互联网层的主要协议，它是由七个抽象层组成的一套通信协议（见OSI模型）。

IP的主要目的和任务是根据地址将数据报从源主机（源计算机）传送到目的主机（接收计算机）。为了实现这一目标，IP包括将标签（地址信息，这是元数据的一部分）放在数据报中的方法和结构。把这些标签放在数据报上的过程称为封装。想想与邮政系统的关系。IP类似于美国的邮政系统，因为它允许一个包裹（数据报）被寻址（封装），并由发送者（源主机）放入系统（互联网）。然而，发送方和接收方之间没有直接联系。 

包（数据报）几乎总是被分成几块，但每块都包含接收方（目标主机）的地址。最终，每一块都会到达接收方，往往是通过不同的路线，在不同的时间到达。这些路线和时间也是由邮政系统决定的，也就是IP。然而，邮政系统（在传输层和应用层）在交付给接收者（目的主机）之前，将所有的碎片重新组合起来。

注意：IP实际上是一个无连接协议，这意味着到接收方（目的地主机）的电路不需要在传输前（由源主机）建立。继续类比，在信件/包裹发送之前，信件/包裹上的物理返回地址和收件人地址之间不需要直接连接。

最初，IP是Vint Cerf和Bob Kahn在1974年创建的传输控制程序中的一个无连接数据报服务。当格式和规则被应用于允许连接时，面向连接的传输控制协议就产生了。两者共同构成了互联网协议套件，通常被称为TCP/IP。

互联网协议版本4（IPv4）是IP的第一个主要版本。这是互联网的主导协议。然而，iPv6正在活跃和使用中，其部署在世界各地都在增加。

寻址和路由是IP最复杂的方面。然而，网络中的智能位于节点（网络互连点），以路由器的形式，将数据报转发到通往最终目的地的路线上的下一个已知网关。路由器使用内部网关协议（IGP）或外部网关协议（EGP）来帮助做出转发路由决定。路由是由数据报中的路由前缀决定的。因此，路由过程可能变得复杂。但在光速下（或几乎如此），路由智能决定了最佳路线，数据报片和数据报都最终到达目的地

IP数据包

IP数据包或数据报有两部分。第一部分是报头，就像信封上的标签。第二部分是有效载荷，就像信封里的信。头部包含源和目的地的IP地址，以及一些额外的信息。这些信息被称为元数据，是关于数据包本身的。将数据放在有标头的数据包中就是封装。

路由

网络上的每台计算机都会进行某种路由选择。专门的计算机相互交谈，以确定将数据包发送到何处。这些计算机被称为路由器，并使用路由协议进行交谈。

在数据包的每一跳旅程中，一台计算机都会读取包头。计算机看到目的地的IP地址，并计算出数据包的发送地点。

可靠性

ARPANET，互联网的早期祖先，被设计为在核战争中生存。如果一台计算机被摧毁，所有其他计算机之间的通信仍然可以工作。计算机网络仍然遵循这种相同的设计。

互相交谈的计算机处理 "智能 "功能以简化计算机网络。终端节点将检查错误，而不是一个中央机构。将 "智能 "的东西保留在终端计算机或节点上，遵循了端到端原则。

互联网协议在不确保数据包安全到达的情况下将其发送出去。这是尽力而为的传递，是不可靠的。数据包可能会被打乱、丢失、重复，或不按顺序接收。更高级别的协议，如传输控制协议（TCP），确保数据包的正确传递。IP也是无连接的，所以它不跟踪通信。

互联网协议第四版（IPv4）使用校验和来检查IP头中的错误。每个校验和对源/目的地组合都是唯一的。一个路由节点在得到一个数据包时，会生成一个新的校验和。如果新的校验和与旧的不同，路由节点就知道该数据包是坏的，并将其扔掉。IPv6假定另一个协议会检查错误，并忽略了校验和。这是为了提高性能。

历史

1974年，电气和电子工程师协会发表了一篇名为 "分组网络互通协议 "的论文。该论文描述了一种使用分组交换的计算机之间的对话方式。这个想法的一个重要部分是 "传输控制程序"。传输控制程序太大，所以它分成了TCP和IP。这个模型现在被称为国防部互联网模型和互联网协议套件，或TCP/IP模型。

IP的0至3版本是实验性的，在1977年至1979年期间使用。

IPv4地址将耗尽，因为可能的地址数量是有限的。为了解决这个问题，IEEE制定了IPv6，它有更多的地址。IPv4有43亿个地址，而IPv6有340亿个。这意味着我们将永远不会用完IPv6地址。IPv5是为互联网流协议保留的，它只在实验中使用。