IP 协议
路由器对分组进行转发后，就会把数据包传到网络上，数据包最终是要传递到客户端或者服务器上的，那么数据包怎么知道要发往哪里呢？起到关键作用的就是 IP 协议。
IP 主要分为三个部分，分别是 IP 寻址、路由和分包组包。下面我们主要围绕这三点进行阐述。
IP 地址
既然一个数据包要在网络上传输，那么肯定需要知道这个数据包到底发往哪里，也就是说需要一个目标地址信息，IP 地址就是连接网络中的所有主机进行通信的目标地址，因此，在网络上的每个主机都需要有自己的 IP 地址。
在 IP 数据报发送的链路中，有可能链路非常长，比如说由中国发往美国的一个数据报，由于网络抖动等一些意外因素可能会导致数据报丢失，这时我们在这条链路中会放入一些 中转站，一方面能够确保数据报是否丢失，另一方面能够控制数据报的转发，这个中转站就是我们前面聊过的路由器，这个转发过程就是 路由控制。
路由控制(Routing) 是指将分组数据发送到最终目标地址的功能，即使网络复杂多变，也能够通过路由控制到达目标地址。因此，一个数据报能否到达目标主机，关键就在于路由器的控制。
这里有一个名词，就是 跳，因为在一条链路中可能会布满很多路由器，路由器和路由器之间的数据报传送就是跳，比如你和隔壁老王通信，中间就可能会经过路由器 A-> 路由器 B -> 路由器 C 。
那么一跳的范围有多大呢？
一跳是指从源 MAC 地址到目标 MAC 地址之间传输帧的区间，这里引出一个新的名词，MAC 地址是啥？
MAC 地址指的就是计算机的物理地址(Physical Address)，它是用来确认网络设备位置的地址。在 OSI 网络模型中，网络层负责 IP 地址的定位，而数据链路层负责 MAC 地址的定位。MAC 地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的 MAC 地址，也就是说 MAC 地址和网卡是紧密联系在一起的。
路由器的每一跳都需要询问当前中转的路由器，下一跳应该跳到哪里，从而跳转到目标地址。而不是数据报刚开始发送后，网络中所有的通路都会显示出来，这种多次跳转也叫做多跳路由。
IP 地址定义
现如今有两个版本的 IP 地址，IPv4 和 IPv6，我们首先探讨一下现如今还在广泛使用的 IPv4 地址，后面再考虑 IPv6 。
IPv4 由 32 位正整数来表示，在计算机内部会转化为二进制来处理，但是二进制不符合人类阅读的习惯，所以我们根据易读性的原则把 32 位的 IP 地址以 8 位为一组，分成四组，每组之间以 . 进行分割，再将每组转换为十进制数。如下图所示
那么上面这个 32 位的 IP 地址就会被转换为十进制的 156.197.1.1。
除此之外，从图中我们还可以得到如下信息
每个这样 8 位位一组的数字，自然是非负数，其取值范围是 [0,255]。
IP 地址的总个数有 2^32 次幂个，这个数值算下来是 4294967296 ，大概能允许 43 亿台设备连接到网络。实际上真的如此吗？
实际上 IP 不会以主机的个数来配置的，而是根据设备上的 网卡(NIC) 进行配置，每一块网卡都会设置一个或者多个 IP 地址，而且通常一台路由器会有至少两块网卡，所以可以设置两个以上的 IP 地址，所以主机的数量远远达不到 43 亿。
IP 地址构造和分类
IP 地址由 网络标识 和 主机标识 两部分组成，网络标识代表着网络地址，主机标识代表着主机地址。网络标识在数据链路的每个段配置不同的值。网络标识必须保证相互连接的每个段的地址都不重复。而相同段内相连的主机必须有相同的网络地址。IP 地址的 主机标识 则不允许在同一网段内重复出现。
举个例子来说：比如说我在石家庄(好像不用比如昂)，我所在的小区的某一栋楼就相当于是网络标识，某一栋楼的第几户就相当于是我的主机标识，当然如果你有整栋楼的话，那就当我没说。你可以通过xx省xx市xx区xx路xx小区xx栋来定位我的网络标识，这一栋的第几户就相当于是我的主机标识。
IP 地址分为四类，分别是 A类、B类、C类、D类、E类，它会根据 IP 地址中的第 1 位到第 4 位的比特对网络标识和主机标识进行分类。
A 类：(1.0.0.0 - 126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0 或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类 IP 地址的最前面为 0 ，所以地址的网络号取值于 1~126 之间。一般用于大型网络。B 类：(128.0.0.0 - 191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0 或 0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类 IP 地址的最前面为 10 ，所以地址的网络号取值于 128~191 之间。一般用于中等规模网络。C 类：(192.0.0.0 - 223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0 或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类 IP 地址的最前面为 110 ，所以地址的网络号取值于 192~223 之间。一般用于小型网络。D 类：是多播地址。该类 IP 地址的最前面为 1110 ，所以地址的网络号取值于 224~239 之间。一般用于多路广播用户。E 类：是保留地址。该类 IP 地址的最前面为 1111 ，所以地址的网络号取值于 240~255 之间。
为了方便理解，我画了一张 IP 地址分类图，如下所示
根据不同的 IP 范围，有下面不同的地总空间分类
子网掩码
子网掩码(subnet mask) 又叫做网络掩码，它是一种用来指明一个 IP 地址的哪些位标识的是主机所在的网络。子网掩码是一个 32位 地址，用于屏蔽 IP 地址的一部分以区别网络标识和主机标识。
一个 IP 地址只要确定了其分类，也就确定了它的网络标识和主机标识，由此，各个分类所表示的网络标识范围如下
用 1 表示 IP 网络地址的比特范围，0 表示 IP 主机地址的范围。将他们用十进制表示，那么这三类的表示如下
保留地址
在IPv4 的几类地址中，有几个保留的地址空间不能在互联网上使用。这些地址用于特殊目的，不能在局域网外部路由。
IP 协议版本
目前，全球 Internet 中共存有两个IP版本：IP 版本 4（IPv4）和 IP 版本6（IPv6）。IP 地址由二进制值组成，可驱动 Internet 上所有数据的路由。IPv4 地址的长度为 32 位，而 IPv6 地址的长度为 128 位。
Internet IP 资源由 Internet 分配号码机构（IANA）分配给区域 Internet 注册表（RIR），例如 APNIC，该机构负责根 DNS ，IP 寻址和其他 Internet 协议资源。
下面我们就一起认识一下 IP 协议中非常重要的两个版本 IPv4 和 IPv6。
