IP协议简介
IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的 TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。
IP协议提供不可靠、无连接的数据报传送服务。
不可靠的意思是它不能保证 IP数据报能成功地到达目的地。 IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区， IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送 ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。
无连接这个术语的意思是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接收。
IP首部各个字段介绍
普通IP首部长度为20个字节，除非包含选项字段。一个IP数据报的头部如下：
在首部中最高位记为0bit，最低位记为31bit。
4个字节32bit的值以下面的次序进行传输：首先是0~7bit，其次是8~15bit，然后是16~23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作big endian字节序。
分析一下IP数据报中首部的各个字段
4位版本号：代表着IP数据包的协议版本号，可以为4或者6，分别代表IPv4和IPv6。
4位首部长度：首部长度指的是IP首部占 32 bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个 4比特字段，因此首部最长为60个字节。
8位服务类型（TOS）：服务类型（TOS）字段包括一个3 bit的优先权子字段（现在已被忽略），4 bit的TOS子字段和1 bit未用位但必须置0。4 bit的TOS分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均为0，那么就意味着是一般服务。
不同应用建议的TOS值。
16位总长度（字节数）：总长度字段是指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段。可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长为16bit，所以IP数据报的最长可达65535字节。但是大多数的链路层会对IP数据报进行分片，主机要求不能结束超过576字节的数据报。
标识：标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加 1。
3位标志字段：一位保留位RB；一位表示MF，更多的分片，如果此位置为1，则表示后面还有分片；一位DF，表示不分片位。如果将这一比特置 1，IP将不对数据报进行分片。
13位片偏移字段：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。这就是说，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。
8位TTL生存时间：TTL生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。T T L的初始值由源主机设置（通常为32或64），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去1。当该字段的值为0时，数据报就被丢弃，并发送 ICMP报文通知源主机。
8位协议：协议字段是IP协议根据此字段对数据报进行分用。
16位首部校验和字段：首部检验和字段是根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。
为了计算一份数据报的 IP检验和，首先把检验和字段置为 0。然后，对首部中每个 16 bit进行二进制反码求和（整个首部看成是由一串 16 bit的字组成），结果存在检验和字段中。当收到一份IP数据报后，同样对首部中每个 16 bit进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和，因此，如果首部在传输过程中没有发生任何差错，那么接收方计算的结果应该为全1。如果结果不是全1（即检验和错误），那么IP就丢弃收到的数据报。
32位源IP地址和32位目的IP地址：表示IP数据报的发送端源地址和接收端源地址。
最后一个字段是任选项，是数据报中的一个可变长的可选信息。这些任选项的定义如下：
• 安全和处理限制（用于军事领域）
• 记录路径（让每个路由器都记下它的 IP地址）
• 时间戳（让每个路由器都记下它的 IP地址和时间）
• 宽松的源站选路（为数据报指定一系列必须经过的 IP地址）
• 严格的源站选路（与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址）。
说起来比较抽象，找wireshark抓个包看一下：
这是一个IPV4的报文，里面是IPV4的具体内容，包含上面介绍的所有部分。TOS就是其中的DSCP，是区分服务字段和拥塞表示符字段的组合。
IP路由选择
IP路由选择是简单的，特别对于主机来说。如果目的主机与源主机直接相连（如点对点链路）或都在一个共享网络上（以太网或令牌环网），那么IP数据报就直接送到目的主机上。否则，主机把数据报发往一默认的路由器上，由路由器来转发该数据报。
IP可以从TCP、UDP、ICMP和IGMP接收数据报（即在本地生成的数据报）并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报（待转发的数据报）并进行发送。 IP层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时， IP首先检查目的IP地址是否为本机的 IP地址之一或者IP广播地址。如果确实是这样，数据报就被送到由 IP首部协议字段所指定的协议模块进行处理。如果数据报的目的不是这些地址，那么(1)如果 IP层被设置为路由器的功能，那么就对数据报进行转发；否则（2）数据报被丢弃。
路由表中的每一项都包含下面这些信息：
目的IP地址。它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表目中的标志字段来指定。主机地址有一个非0的主机号，以指定某一特定的主机，而网络地址中的主机号为0，以指定网络中的所有主机（如以太网，令牌环网）。
下一站（或下一跳）路由器（next-hop router）的IP地址，或者有直接连接的网络 IP地址。下一站路由器是指一个在直接相连网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下一站路由器不是最终的目的，但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。
标志。其中一个标志指明目的 IP地址是网络地址还是主机地址，另一个标志指明下一站路由器是否为真正的下一站路由器，还是一个直接相连的接口为数据报的传输指定一个网络接口。
出接口。为数据报的传输指定一个网络接口。
可以在ensp中使用display ip routing-table显示一下路由表。
IP路由选择是逐跳地进行的。
IP路由选择主要完成以下这些功能：
(1)搜索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。
(2)搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。目的网络上的所有主机都可以通过这个表目来处置。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这种表目进行寻径的。这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。
(3)搜索路由表，寻找标为“默认”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。