我们已经知道，两台电脑间要通信，电脑A通过MAC地址可以将数据交到电脑B手里。可问题是，如果二台电脑不在同一个广播域，电脑A通过ARP获得网关的

 

我们已经知道，两台电脑间要通信，电脑A通过MAC地址可以将数据交到电脑B手里但前提是，他们俩需要在同一个"房间"如果不在，电脑A只能把数据交给自己的网关我们可以把一个"房间"叫做一个"广播域"，在一个广播域内，只要有人发出广播报文（比如ARP Request），其他人都能收到，包括网关。

但网关并不会把这个广播报文转发到房间外面去，房间隔音效果没得说可问题是，如果二台电脑不在同一个广播域，电脑A通过ARP获得网关的MAC地址后，把数据封装在以太网中，网关收到后，发现收件人正是自己，于是拆开以太网封装，把里面的数据占为己有！

所以，必须告诉网关，你拆了以太网封装后，里面的数据是不是你的，你还要看个东西这个东西，就是IP地址！IP地址？不就是电脑的"名字"吗？是的我们人类的身份证号码中包含了省市等地理位置信息，而名字中没有相反，电脑的MAC地址中没有位置信息，但IP地址里却有！。

所以，我们只要想办法让网关拆开以太网封装后，看到收件人的IP地址，并能根据IP地址中的位置信息去找真正的收件人，问题就可以解决IP（Internet Protocol，互联网协议），设计的初衷就是为了提高网络的可扩展性，比如实现不同"房间"内的电脑之间的通信，实现网络间的互连。

IP主要有三个内容：IP编址方案、分组封装格式和分组转发规则IP地址可以在网络中唯一地标识一台网络设备不是说MAC地址是唯一的吗？没错，MAC地址的确唯一，而且不会重复、无法修改，但MAC地址不包含位置信息，一般在一个广播域内使用，无法在更大范围里用它找别人。

但IP地址可以，不管范围多大，通过IP地址都能找到你！既然这样，直接用IP就好了，干嘛还要用MAC多此一举呢？这是因为IP地址资源有限，分配给电脑的 IP地址可能会发生变化，并不是唯一不变的如果一台电脑今天和明天的IP地址不同，那别人找起来会非常麻烦。

比如你每天换个名字，你周围的人可能会"疯"！而MAC地址固定不变，找起来要容易得多所以，不管你IP地址怎么变，电脑都会用ARP协议把多变的IP地址和唯一不变的MAC地址建立对应关系就可以了也有人把IP地址叫"逻辑地址"，MAC地址叫"物理地址"或"硬件地址"。

我们曾经说过，通过IP地址和子网掩码，可以计算出网络地址网络地址表示了你在网络中的哪个"房间"，就是你的位置所以，我们只要让电脑在把数据封装为以太网格式之前，先把数据用IP封装一下IP的分组封装"快递单"格式如下：。

"快递单"里要填的内容挺多，但我们最关心的是最后两行：Source：发件人的IP地址；Destination：收件人的IP地址其他内容我们也解释一下：Version版本号，目前使用的是版本4（IPv4）；。

Header Length头部长度，表示这份"快递单"的大小，一般为20字节；Differentiated Services Field区分服务字段，用于QoS，我们可以理解为表示该数据包的重要或优先程度。

这东西以后讨论；Total Length总长度，表示该数据包（被IP封装之后）的总大小它等于里面的数据加上Header Length的大小IP协议定义了MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元），也就是IP传输的数据包最大值，一般这个值为1500字节。

Identification标识号，表示该数据包的唯一编号；Flags标志位，共有3位：第1位保留没有使用，第2位为DF位，第3位为MF位；Fragment offset分片偏移量；当数据包总长度大于MTU时，IP无法传输，需要把数据包"切开"，使数据包大小不超过MTU，这叫"IP分片"。

你可以理解为IP用很多辆汽车运输数据，每辆车最多能装1500字节如果IP在分片前发现DF置为"1"，表示该数据不允许"分片"。IP无法传输大于MTU的数据包，只能丢弃：

图中，我们发送了一个2000字节的数据包并把DF置为"1"，发现全部丢弃了如果数据包需要分片，IP在分片后，除最后一片的MF位为"0"外，其他的分片均为"1"，并把第1个分片中的Identification复制到所有分片中。

另外，除最后一片的Fragment offset分片偏移量为0外，其他分片的Fragment offset均为下一个分片的长度Time to live生存时间，这个东西以后讨论；Protocol协议，收件人收到数据包，拆除IP封装后根据Protocol填写的内容判断把里面的数据交给谁处理，作用类似以太网封装中的Type；

Header checksum头部校验和，只校验IP头部信息，不校验里面封装的数据这样做的好处是简单、效率高IP协议用于实现不同网络之间的互通，所有具备路由功能的网络设备都能实现IP寻址，比如路由器网关也是具备路由功能的设备，可以是路由器，也可以是其他设备。

IP是一个"尽力而为"的协议，意思是IP协议答应会尽力把数据送到目的地，但不保证什么如果数据包在传输过程中出现错误，IP会根据协议规定把它丢弃听上去IP很不靠谱，但这样做的好处是简单而高效很早的时候曾因为IP的不靠谱，也有其他的协议想取代IP网络协议的地位，比如ATM（不不，不是取款机，它叫Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）。

ATM虽然也很高效，但过于复杂，最终还是失败了如果想保证什么，可以想别的办法，IP还是简单点好既然IP成为在不同网络中寻址的协议，那IP如何编址就显得格外重要IP地址由32位二进制位组成，共4个字节，为书写方便，使用点分十进制表示，如192.168.1.10。

IP地址可以分成网络地址和主机地址两部分，网络地址标识了这个IP地址在什么地方，在哪个网络你看，IP地址包含了位置信息，而MAC地址并没有主机地址，就是你在这个房间里的编号，只要和房间里其他人不同就行我们发现，一幢楼的房间有大有小，可容纳的人数也有多有少。

网络也是这样，可以分成许许多多的子网，子网越大，可容纳的电脑也越多，能用的主机地址也就越多那么，IP如何编址呢？小Q：IP干嘛要有MTU，要分片？不分不行吗？欢迎留言讨论。

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