「IPv4」- Internet Protocol Version 4

认识

该笔记将记录:IPv4 地址的基本概念,以及子网划分、地址规划、地址配置,还包括常见问题的处理方法;

组成

报文格式

Packet Format

IP 包分片(数据包分片)

MTU,是数据链路层所支持的最大长度。如果 IP 报文长度超过 MTU 的限制,则报文就需要分割成若干个较小的片段才能够在链路上传输。即,分片是将报文分割为多个片段的过程。

Identification | Flags | Fragment Offset

性质

针对 IPv4 协议,其本身存在很多问题:

1)地址空间不足,导致公网地址枯竭:
IPv4 地址采用 32 比特标识,理论上能够提供的地址数量是 43 亿。但由于地址分配的原因,实际可使用的数量不到 43 亿。另外,IPv4 地址的分配也很不均衡:美国占全球地址空间的一半左右,而欧洲则相对匮乏;亚太地区则更加匮乏。与此同时,移动 IP 和宽带技术的发展需要更多的 IP 地址。IPv4 地址资源紧张直接限制了 IP 技术应用的进一步发展;

2)报头设计不合理;

3)设备维护的路由表表项数量过大,查表效率低;
由于 IPv4 发展初期的分配规划问题,造成许多 IPv4 地址的分配不连续,不能有效聚合路由。日益庞大的路由表耗用大量内存,对设备成本和转发效率产生影响,这一问题促使设备制造商不断提升其产品路由寻址和转发性能;

4)对 ARP 的依赖,导致广播泛滥;

5)不易进行自动配置和重新编址
由于 IPv4 地址只有 32 比特,并且地址分配不均衡,导致在网络扩容或重新部署时,经常需要重新分配 IP 地址。维护工作量较大;

6)……

应用

IP Networking

改进

IPv6

参考

Classful network – Wikipedia
Link-local address – Wikipedia
router – What is the difference between a subnet mask and a netmask? – Super User
Understanding IP Addresses, Subnets, and CIDR Notation for Networking