3.3IP数据包
IP协议控制传输的协议单元称为IP数据报（IP Datagram，IP数据报、IP包或IP分组）。IP协议屏蔽了下层各种物理子网的差异，能够向上层提供统一格式的IP数据报。lP数据报采用数据报分组传输的方式，提供的服务是无连接方式。IP数据报的格式能够说明lP协议具有什么功能。IPv4数据报由报头和数据两部分组成，其中，数据是高层需要传输的数据，报头是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。报头的前一部分长度固定，共20字节，是所有IP数据报必须具有。在首部固定部分的后面是可选字段，长度可变。
3.3.1数据包传送方法
1.面向连接传送方式
为进行可靠的传输,要传输数据的设备首先必须建立到远程设备(对等系统)的面向连接通信会话,这称为呼叫建立或三次握手。建立会话后,就可以传输数据了。传输完毕后,将通过呼叫终止拆除虚电路。
2.面向无连接传送方式
面向无连接是通信技术之一。是指通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包（报文分组）送到线路上，由系统自主选定路线进行传输。邮政系统是一个无连接的模式，天罗地网式的选择路线，天女散花式的传播形式；IP、UDP协议就是一种无连接协议。
3.3.2IP数据包的分割与重组
IP数据包的分割与重组是网络通信中重要的过程，主要涉及数据报的分割和重组两个阶段。
一.IP数据包的分割
1.分割条件
当IP数据报的长度超过网络中最大传输单元（MTU）时，需要进行分割。例如，IPv4中数据报的最大长度为65535字节，但实际传输中很少有超过1500字节的数据报，因此超过1500字节的数据报需要进行分割。
2.分割过程
分割过程由源端的IP层执行。首先确定片长度，然后将原始IP数据报包括报头分成第一个片。如果剩下的数据仍然超过片长度，则进行第二次分割，直到剩下的数据小于片长度为止。
标识和片偏移：每个分片都有一个相同的标识号，以便在目的端进行重组。分片中的“片偏移”字段表示分片在原始数据中的位置和该分片之后是否还有后续分片。
二.IP数据包的重组
1.重组过程
分割后的数据报在传输过程中可能经过不同的路径，因此到达目的端的时间可能不同。目的端的IP层负责将这些分片重新组装成一个完整的数据报。
重组条件：只有当所有分片都到达目的端后，才能进行重组。如果某个分片丢失，重组过程将等待丢失的分片到达。
2.路径MTU发现
为了避免不必要的分片处理，提高网络效率，可以采用“路径MTU发现”技术。该技术通过发送特定大小的数据包来探测路径中的最小MTU，从而避免在传输过程中进行不必要的分片。
三.实际应用场景和影响
1.网络效率
适当的分片和重组可以优化网络资源的利用，特别是在长距离传输或复杂网络环境中。不合理的分片可能导致网络拥堵和延迟增加。
2.安全性
分片和重组过程增加了数据传输的复杂性，可能为某些攻击提供机会。因此，网络安全措施在分片和重组过程中尤为重要。
通过理解IP数据包的分割与重组机制，可以更好地优化网络性能和安全性，确保数据在网络中的高效传输。
3.3.3IP数据包的架构
IP数据包的架构主要包括IP头部和数据部分。
1.IP头部
IP头部包含了控制和路由信息，确保数据包能够正确地从源地址传输到目标地址。其主要字段包括：
- 版本（Version）：标识IP协议的版本号，如IPv4或IPv6。
- 头部长度（Header Length）：指示IP头部的长度，以32位字为单位。
- 服务类型（Type of Service, ToS）：指示数据包的优先级和服务质量。
- 总长度（Total Length）：指示整个IP数据包的长度，包括头部和数据部分。
- 标识（Identification）：用于唯一标识数据包，特别是在数据包分片时。
- 标志（Flags）：控制数据包的分片。
- 片偏移（Fragment Offset）：指示数据包分片的位置。
- 生存时间（Time to Live, TTL）：指示数据包在网络中的生存时间，防止数据包无限循环。
- 协议（Protocol）：指示数据包携带的上层协议（如TCP、UDP）。
- 头部校验和（Header Checksum）：用于校验IP头部的完整性。
- 源地址（Source Address）：发送数据包的设备的IP地址。
- 目标地址（Destination Address）：接收数据包的设备的IP地址。
- 选项（Options）：可选字段，用于扩展IP协议的功能。
2.数据部分
数据部分包含了实际传输的数据，通常是上层协议（如TCP、UDP）的数据。IP数据包通常由主机产生，当应用程序需要发送数据时，数据会通过传输层（如TCP或UDP）封装，然后传递给网络层（IP层），在IP层封装成IP数据包。
