我们首先对上面I IP协议的协议段 的各种字段进行解释，部分字段会根据下文的情形进行进一步了解：

4位版本号(version) : 指定IP协议的版本, 对于IPv4就是4。

4位首部长度(header length) : 标识了 IPv4 头部的长度，以 4字节（32位) 为单位。该字段本身占 4 位，因此可以表示的长度范围是 0 到 15 * 32 位（即 0 ~ 60 字节）， IPv4 头部的最小长度是 20 个字节。

8位服务类型(Type Of Service) ：该字段可以分为3部分：

16位总长度(total length) : IP数据报整体占多少个字节

16位标识(id) ：用于唯一标识 IP 数据包。

3 位标志字段 ：控制和管理 IP 数据包的分片包括：

13位分片偏移(framegament offset) ：用于指示分片后的当前数据包在原始数据包中的位置。

8 位生存时间字段（Time to Live，TTL） 指定了数据包在网络中能够经过的最大路由器跳数（即路由器转发次数）。

8位协议 : 表示上层协议的类型

16位头部校验和 : 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏

选项字段（Options Field） 是一个可变长度的字段，最多可以包含 40 字节。选项字段通常用于提供一些额外的控制信息或功能扩展，但在实际使用中并不常见。（安全选项、时间戳选项、记录路由选项、宽松/严格源站选项 ）

上面关于IP协议段格式的介绍，对于下面的字段，我们提到了很多次所谓“分片”，那么 何为分片？

下面我们解释分片的相关问题：

先通过下图与文字，我们对分片首先有一个认识：

之后我们可以对分片进行一个简单的 总结 ：

链路层由于物理特征的缘故，无法一次转发过大的数据 。每个链路层协议有其最大传输单元（MTU），在以太网中通常为1500字节。因此，一次转发的报文大小受到MTU的限制。

分片是在网络层（IP层）进行的 ：当IP数据包大小超过某个链路或节点的最大传输单元（MTU）时，路由器或主机会将原始数据报进行分片，使其大小适合于网络上的传输。

分片后的数据包会带有相同的源和目的地址 ，但是会有不同的标识符以及分片偏移字段，以便接收方能够将分片正确地重组成原始的数据报。

此时我们知道了为什么会有分片，那么分片的是如何做到的？分片行为主要由下面三个字段完成： 上文我们已经对这三个字段进行了解释，这里再次简单提及：

通过下面几点，我们可以更好的理解分片与组装，以及是如何实现的分片与组装：

这里先不考虑其他因素（ip报头），举一个简单的例子（更准确的例子在后文）

根据上图，只需要 根据分片包的偏移量进行升序排序，结合 “偏移量+自身大小=下一报文偏移量”，扫描整个报文，如果有不匹配，则出现报文丢失，如果成功计算到结尾，证明接收完整，这一过程即 组装 ！

我们知道： 数据包在分片之前，一定是一个独立的ip报文 ：

那么，当数据包分片后，应该是 ①每个分片后的包应该是都带报头 ②不需要带报头，只要有第一个就行 ？—— 是①！

具体过程如下图所示：（该例是对上面不准确例子的扩充）

我们知道： 在网络传输的过程中，分片是在网络层进行的，而上层不知道网络层是否发生了分片

并且：

我们首先看下面的一个例子， 模拟国际间的网络通信过程 ： 通过上面的例子，主要理解一点： ip协议网络通信不是杂乱无章，而是划分好的 ：上图模拟的是国际间的通信，同理在国家内，不同区域的通信也类似：

同理根据这个思路，可以在全球范围将数据发送到 逐步缩小、精确的地区位置。

有了上面的认识，我们进行网段划分的正题：

IP地址分为两个部分, 网络号和主机号 ：

我们来看下图：

总结结论：

不同的子网实际就是把网络号相同的主机放到一起

如果 在子网中新增一台主机 , 则这台主机的网络号和这个子网的网络号一致, 但是主机号必须不能和子网中的其他主机重复（正如图中所写）

（就像学校中的学号等各种编号，前面的同专业同届一样的前缀号就像网络号，而主机号就是属于学生个人的编号）

所以有： 网络号可以表征不同的区域，在不同的查找过程中是不断变大且收敛的。

通过上面的内容，显然： 通过合理设置主机号和网络号, 就可以保证在相互连接的网络中, 每台主机的IP地址都不相同。

同时，手动管理子网内的IP是很麻烦的事：

过去曾 提出一种 划分网络号和主机号的方案 , 把所有IP 地址分为五类, 如下图所示：

随着互联网发展,该划分方案的局限性很明显：

由于有一定的缺陷，上面的划分方式现在已经不再进行，而针对这种情况，提出了新的划分方案： CIDR(Classless Interdomain Routing)

通过给不同的路由器配置不同的子网掩码，可以看到不同的网络号：

通过将目的 IP 地址与当前路由器的子网掩码进行逻辑与操作，可以确定目的 IP 地址所在的网络。逻辑与操作会将目的 IP地址中与子网掩码对应的网络部分留下来，而其他部分则被清零。这样就可以得到报文要去的目的网络。

如果目的 IP 地址是 192.168.1.50，当前路由器的子网掩码是 255.255.255.0，那么进行逻辑与操作后，得到的目的网络将是 192.168.1.0，这就是该报文要去的目的网络。

由于 路由器至少级联两个网络，每一个网络的网络号可能是不同的， 每个路由器都要给直接连接的网络配置子网掩码。

对于我们 个人主机的IP地址或者云服务器等的IP地址，其实都是 私有IP地址。

如果一个组织内部组建局域网，IP地址只用于局域网内的通信，而不直接连到互联网上，理论上可以使用任意的IP地址，但是 RFC 1918 规定了用于组建局域网的私有IP地址：

包含在这个范围中的, 都称为私有IP, 其余的则称为全局IP(或公网IP);

为什么路由器有两套IP地址？我们思考一下下面的问题：

如果一家想上网，应该有哪些过程？

为什么我们平时在各种平台上获取服务，却要将话费给运营商？

为什么国内无法访问部分国外网站？

为什么手机欠费了，依然可以拨通运营商电话或者急救电话等？

现在来看下图：

从上图，我们首先知道：路由器天然的会构建子网（即局域网）

对于 家用路由器：

因此，路由器一定要有两套地址：

有了路由器两种IP的概念，我们此时看下文，我们对图中内容进行简单总结：

如果要从某个家用网络访问运营商的相关内容，具体过程是什么样的？ （比如在家连wifi访问视频平台刷视频）。

下面为一次 从家用路由器访问互联网资源的过程：

内部设备请求：

家用路由器转换：

请求发送到运营商路由器：

运营商路由器转发：

服务器响应：

响应返回家用路由器：

内部设备接收响应：

正如前面提到的，这个过程中，NAT 起了关键作用：

路由的过程 , 就是这样执行如下图一跳一跳(Hop by Hop)的 “问路” 过程：

IP数据包的传输过程就像问路：

那么如何判定当前这个数据包该发送到哪里呢?

我们可以通过route命令查询当前的路由表情况（下面为linux环境的云服务器）：

下面我们对每个字段进行解释：

随后基于整个路由表：

用该命令可以获取：系统如何将数据包从源发送到目标，以及经过哪些路由器或网关。