1 引入原因

2 IP数据报

版本号：4位，IPv4或IPv6； 首部长度：4位，单位是“32位”，就是我这个IP数据报的首部是多少个32位，最大（2^4-1）×32位=1548位=60字节； 服务类型：过程字段、延迟字段、流量字段、可靠性字段等等，不关心； 总长度：IP数据报的总长度，最大长度为65535字节，由于数据链路层最长1500个字节，所以如果一个IP数据包超长了，就需要对其进行分片； 标识：每一个IP封包都有一个16位的唯一识别码，超长分片组合的时候用； 标志位：能否分片，标识分片相关； 片偏移：分片后重组时候需要按照顺序来拼接； 生存时间(Time To Live,TTL)：生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数,表示数据包在网络上生存多久｡每经过路由器就减一，为0就丢弃；避免无限传输； 协议：表明数据是按照什么协议编码的，TCP、UDP、ICMP、IGMP、OSPF、IP（可以封装IP数据报）； 首部校验和：校验首部是否出错； 源IP地址：32位； 目的地址：32位； 选项(Options)+填充(Padding)：这两个选项较少使用,只有某些特殊的封包需要特定的控制才会利用到｡共32位｡这些选项通常包括:安全和处理限制、记录路径、时间戳、宽松的源； 数据：按照协议字段定义的数据内容；

3 ARP协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。沟通IP层和数据链路层。

路由器ARP缓存表需要维护一张地址表【IP地址，MAC地址】；

4 子网划分

4.1 私有IP

A: 10.0.0.0~10.255.255.255 即10.0.0.0/8 B:172.16.0.0~172.31.255.255即172.16.0.0/12 C:192.168.0.0~192.168.255.255 即192.168.0.0/16

4.2 划分

一般使用会将IP地址分为网络号+主机号，用子网掩码来处理； 主机号全0，表示当前网络段，不可以分配特定主机； 主机号全1，表示广播，不可以分配特定主机； 全0的网络号表示特殊网络； 127.0.0.1 通常被用作本地回环地址，测试本地网络；

5 NAT

NAT（Network Address Translation，网络地址转换），多个主机通过一个公有IP访问公网资源；

6 ICMP

ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。

ICMP协议可以报告错误信息或者异常情况；ICMP报文是封装在IP数据报的数据部分；

Ping应用：测试IP连通性； traceroute 应用：数据包走的路径；

7 路由表相关

7.1 路由表

计算机和路由器需要维护一个路由表：【目的IP地址，下一跳IP地址】；

7.2 内部网关协议RIP协议

每一个节点使用两个向量D和S，D描述当前节点到别的节点的距离，S描述当前节点到别的节点的下一个节点；RIP协议就是每一个节点都维护这样的一个向量，就得到了路由表；

7.3 内部网关协议OSPF协议

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）；核心是使用迪杰斯特拉算法求最短路径；

7.4 外部网关协议BGP协议

边界网关协议（BGP）是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。互联网规模太大了，如果还是使用内部网关协议，那么数据量和计算量将会是巨大的。BGP不要求找到最好的一条路由，能找到比较好的一条路由即可；

8 总结

一个路由器需要维护三个表：