【网络】传输层 -- 详解IP协议及IP协议的分片原理

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• 一、IP协议基本概念
• 二、IP协议头格式
• • 1、报头和有效载荷如何分离
  • 2、有效载荷是如何向上交付（分用）的
  • 3、具体IP报头
• 三、网段划分
• • 1、什么是网段划分
  • 2、如何进行子网划分？
  • • 再次理解子网划分及如何划分
  • 3、私有IP地址和公网IP地址
  • 4、路由
• 四、分片

一、IP协议基本概念

TCP所谓的“发送”，是什么意思，TCP是真的发送了吗？向下交付，IP层

一般能认识和识别TCP报文的是发送方主机和接收方主机，不考虑特殊设备，一个报文在网络中，通信的被中间设备能认识识别的最多到IP层，所以TCP层只有在发送方的TCP层和接收方的TCP层双方是能认识的，而报文真正被推送到网络能被网络识别的要么就是mac和ip的有效载荷。

IP、IP地址，IP能干什么？
我们举个例子：我感觉张三每次考试都有考100分的能力，这个能力是100%能做到吗？
每次都是考99分，你认为他能考100分，这里的能力是有较大的概率，比如想让张三每次考试都是100%满分，所以张三去考试第一次考了100，第二次考了99分，
所以这次张三拿回家，他爸爸问为什么没有考100分，所以他爸爸就去学校组织，这次重新考，要么单独考，让张三还没考到100分，就再考，直到考了100，所以你有较大的概率考100分，我就要保证你100%每次考到100分，如果你概率小，我就不让你重考。
那么张三和他爸爸组合起来，张三有较大概率考100分，就保证他每次都能考100分，所以真正参与考试的是张三，是办事的，而他校长爸爸天天在办公室，干了什么呢？他爸爸叫考试控制，为张三考试提供策略。
IP协议，提供一种能力，将数据从A主机跨网络送到B主机的能力
有能力你一定能做到吗？网络设备里，有没有可能出现故障，有没有可能一个报文长时间积压，导致丢失的？都有可能IP的数据包没有被对方收到，但是，到了网络环境里，ip报文是真正办事的，允许丢包，不能丢的太多，太多就到TCP的拥塞控制了，毕竟是把将数据从A主机跨网络送到B主机，所以网络当中会有一些意外情况，有这个能力，并不代表这个IP能把报文100%送到
所以IP提供的是有很大的概率，但是我们要的不是概率，是100%做到，因为用户要的是100%，你怎么保证ip报文 100%被对方收到，多方要么收到，要么没收到，所以要保证这个100% ，所以张三是IP，他校长爸爸是TCP，所以TCP是提供传输策略，所以TCP/IP是将数据从A主机可靠的跨网络送到B主机

IP地址的认识
去哪里玩，比如北京，天安门广场，我们都是先去那一座城市
1、先到景点所在的城市
2、然后到达景点
所以IP地址 = 目标网络 + 目标主机

二、IP协议头格式

• 4位版本号(version): 指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4.
• 4位头部长度(header length): IP头部的长度是多少个32bit, 也就是 length * 4 的字节数. 4bit表示最大
  的数字是15, 因此IP头部最大长度是60字节.
• 8位服务类型(Type Of Service): 3位优先权字段(已经弃用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0). 4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要.
• 16位总长度(total length): IP数据报整体占多少个字节.
• 16位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个
  id都是相同的.
• 3位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1表示禁
  止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分片了的话,
  最后一个分片置为0, 其他是1. 类似于一个结束标记.
• 13位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片
  在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的. 因此, 除了最后一个报文之外, 其他报
  文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了).
• 8位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是64. 每次经过一个路由, TTL
  -= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环
• 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.
• 32位源地址和32位目标地址: 表示发送端和接收端
• 选项字段: 不定长, 最多40字节

1、报头和有效载荷如何分离

里面的有效载荷是TCP数据段，滑动窗口交给他的，4位首部长度的基本单位是4字节，也就是报文对应的宽度
如何分离？
先识别前20个字节，然后提取报头的4位首部长度乘以4，如果首部长度标准标准是20，4位首部长度里就是0101，是5，再乘以单位4，就是20个字节，如果报头里携带选项，直接拿4位首部长度乘以4，再减去20个字节，剩下的字段就是选项的长度

2、有效载荷是如何向上交付（分用）的

8为协议代表的是自己有效载荷里承担的数据，也就是自己的有效载荷承担的是什么报文，也就是表示了向上层的那个协议去交付

3、具体IP报头

IP给TCP提供服务，提供数据传输的服务，你要怎么传，所以有了8位服务类型，针对不同种类的IP传输策略，其中有3位是弃用的
IP不是面向数据流的，是IP数据包，ip要把收到的IP报文向上一个一个的交付，也要区分报头和有效载荷，但是有效载荷是多少，所以有了16位的总长度，用16位的总长度减去4位首部长度就是有效载荷的长度

8位生存时间：该报文，转发过程中，最多经历的路由器的次数，没经历一次减减
首部校验和：校验首部的大小
为什么把点分10进制风格的ip地址转换成4字节IP地址？因为协议需要，IP报文需要你的源IP和目的IP。
为什么是4字节？报头中,OS内部是用4字节32位的源IP和32位目的IP，因为OS是用4字节，所以你传参也要4字节

三、网段划分

1、什么是网段划分

IP地址分为两个部分, 网络号和主机号

• 网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识;
• 主机号: 同一网段内, 主机之间具有相同的网络号, 但是必须有不同的主机号;
• 不同的子网其实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

我们举个例子：学校的学号是有规律的 – 是学校管理者顶层设计出来的
学号是定位学生的唯一性
学校有各种各样的学院
学院有学生会主席，每个学院是有各自群的
比如有一个学生张三，在学校走，捡到一个钱包，钱包里有一串学号，你只知道钱包里有学号，并不知道这个人是谁，现在你准备把钱包给失主，有效信息就学号，所以，你就守在学校门口，逮住一个人就问，对照学号，但是人很多，一个一个问，我也许就毕业了，失主也许也毕业了，这样找，效率太低了，所以逮住一个人就问，就是遍历我们学校的所以人，O(n),就是查找，排除，一次排除一个人,也许还会碰到同一个人，钱包就相当于报文，学号相当于目的IP地址，我要把数据交给目标主机，一个一个问，效率太低了，
所以张三不能这样做，每个学院都有一个群，有计算机学院，理学院，化工，机械，经管等等，其中张三是计算机学院的，在群里，每个学院都有一个对应的院学生会主席，院学生会主席也会加一个群，群主就是院学生会主席，各个院学生会主席也会建一个群，叫学生会主席群。
学号是有规律的，给每个学院编制，计算机学院是10开头，理学院是11开头，化工是12开头，机械是13开头，经管是14开头等等，
张三的学号是299，所以张三对应学号是10299，假如钱包里的学号是14003，
所以张三，一定不知道你是谁，但是能辨别是不是我们学院的，张三把信息扔到院学生会主席群的，院学生会主席不知道每个学院的学生，但是假设认识院群里的学生，也一定知道学院之间的开头，院学生会主席，就把信息转到学生会主席群，@一下经管学院的院学生会主席，问是不是你们学院的，让他和张三联系一下
假设院学生会主席认识群里的每个学生，在群里@一下这个学生，问是不是你的钱包，联系一下张三，然后他两就私下联系了一下。
所以归还钱包的效率明显提高，为什么？
这次查找不是以个人为单位查找的，是以群为单位的，查找的本质是排除的过程，选择一个群，就是排除了其他所以的群，查找效率大大提高了，所以一个一个对应的院学生会群叫子网，对应的院学生会主席叫路由器，学生会主席群就是转发集群，也就是公网，张三这些学生都叫主机
所以在进行钱包归还的过程，经历了两个阶段
1、先找到目标群（子网）
2、在找到目标人（目标主机）
所以现实生活中为什么要拉群？提高查找效率
所以每个主机的学号都不是乱构成的，所以学号 = IP地址，
为了主机之间跨网络进行高效的把数据从A送到B主机，必须要进行子网划分，所以IP地址的构造，不是一件事情的原因，他是子网划分的结果，为了提高全球中任何一台主机查找另一台主机的效率

国类的网络一定是被国内的运营商顶层设计的，国际的是国内运营商大家商量着来，我们的IP地址都是被管理的，所以不是我们设计的

每一个学院都有自己的院号，院号之间不一样，与网络号一个道理，两个网段具有不同的标识，可以有相同的网络号，不能有相同的主机号
比如，计算机学院，每个学生学号不一样，但是院号是一样的，
院里有各个专业，专业也有群，也可以带上一个路由器，路由器也是可以连接两个子网的，但是路由器必须配两个不同IP，但是至少两张网卡，网卡是不确定的，

路由器的主机标识一般都是一个子网的1号，
我们主机的IP地址是ipv4地址，而默认网关就是路由器的ip地址，
比如我的ip地址是192.168.2.102，路由器的ip地址是192.168.2.1，主机号是不一样的，一个是102，一个是01，
因为构建子网都是路由器帮你构建的，所以是1号。
比如，你开热点，给两个人分享，你们三个人就构建一个子网，你的手机就相当于一个路由器

所以一般合理的设计主机号和网络号，就可以保证在相互连接的网络中，每台主机的IP地址是不相同的？
如何设计？有一种技术叫DHCP，路由器内自带的功能，因为子网划分是路由器给我们划分的
路由器可以构建子网，可以给我们分配动态ip的能力
路由器也能工作在应用层，进入路由器界面，就是一个表单，说明用的就是http协议，就是在应用层

2、如何进行子网划分？

• A类 0.0.0.0到127.255.255.255
• B类 128.0.0.0到191.255.255.255
• C类 192.0.0.0到223.255.255.255
• D类 224.0.0.0到239.255.255.255
• E类 240.0.0.0到247.255.255.255

A类有2的7次方的网络，每个子网中可以有2的24次方个主机
B类第二个为0，说明是B类，有2的14次方的网络，每个B类网络中可以有2的16次方个主机
C类第三个为0，说明是C类，有2的21次方的网络，每个B类网络中可以有2的8次方个主机
申请A类网络比较少，所以申请A类比较少，或者很快被人拿完了，
申请的时候，都会申请B类，网络比较多，主机号也比较多，可以容纳很多主机，但是一个机构B类网络申请完了，任何一个机构很难把2的16次方的主机用完，
一个子网哪有2的16次方的主机这么多，所以一定是B类申请完了，但是用不完，你的网络号也约束了别人，别人也用不了，就浪费了IP地址，
所以针对父类划分方案，有了新的划分方案，CIDR法，不考虑分类了，所以有了子网掩码来区分网络号和主机号
把IP地址和子网掩码，按位与，就是网络号，
比如默认网关（路由器）ip地址192.168.2.1，子网掩码255.255.255.0，我机器上的ipv4地址是192.168.2.102
我自己对应的目标网络号是：我机器上的ipv4地址与子网掩码，按位与，就变成了192.168.2.0，这就是我的网络号，路由器的网络号也是192.168.2.0，所以他们是同一个子网
我们就可以调整子网掩码中的1的个数来调整网络编号，想子网本身变小点，网络号变大点，主机数变少点，就把二进制序列中的1增多有点，想子网本身变大点，也就是主机数多点，网络号就变小点，就减少1

再次理解子网划分及如何划分

全球视角，理解如何进行子网划分？如何划分？
所谓的子网划分谁做的？是运营商，也就是移动、电信、联通
公网IP地址，只有2的32次方个，是有限的，所以IP地址的划分是有限的，
子网在划分的时候，并不是按国家划分的，是按人口或发达与否划分的，或者按组织专人专项划分的，比如学校的网等待
但是，我们今天就按照国家为单位划分，以便理解
比如有美国、中国、印度、俄罗斯、新加坡五个国家
ip地址一共是32比特位，我们就按8个比特位划分，
美国的IP地址的网络号就是0000 0001…/8，中国IP地址的网络号就是0000 0010…/8、印度0000 0100…/8、俄罗斯0000 0011…/8、0000 0101…/8，前8个比特位作为他的网络号
假设每个国家都有国际路由器，内部都会直连每个国家的网络号，每个国家都有运营商，为了全球通网，这些运营商就商量把这些国际路由器接到同一个网络里，这就是公网
接下来，对于我们中国来讲，有34个省，比如有陕西，河南、贵州等等，再你拿出6个比特位来充当我们的子网掩码
陕西的网络编号0000 0010 0000 01…/14，子网掩码为14位，河南的网络编号0000 0010 0000 10…/14、贵州0000 0010 0000 11…/14
每个省也有省路由器，把中国的国家路由器和省路由器也构建成一个大的子网，在国内也叫公网，只是上一个公网是全球运营商构建，而这个是国内运营商构建。
河南省下也有个个市，用4个比特位划分，
比如贵阳市0000 0010 0000 01 0001…/18、遵义0000 0010 0000 01 0100…/18
然后，把省路由器和市路由器，也构建成一个大的子网，这也是公网
到了贵阳在向下划分，有个个区，所以这要划分ip地址是不够的，到贵阳这里不用公网划分了，运营商就给我们构建局域网
贵阳的完整网络是0000 0010 0000 0100 0100 0000 0000 0000/18,子网掩码是18位，对应0 2 0 4 4 0 0 0，对应2.4.4.0/18
假设贵阳的一主机IP地址是2.4.4.23，如果美国想访问这个服务，美国划分的ip地址是1.？开头的，并不知道2.4.4.23是谁，但是美国一定知道这个ip地址一定不是我的，所以直接把这个报文扔到了公网上，当然也包含了自己的ip地址1.2.3.4，这就是源ip地址和目的ip地址，这个公网路由器一定认识2开头的是谁，这个公网就把报文转到我们国家的路由器口，然后用0000 0010…/8与2.4.4.23按位与，得到我们所对应的网络号，变成了2.0.0.0，所以我拿着你给我划分的网络子网掩码与你对应的目标网络按位与，是我们国家的，就传进来，然后就把这个报文扔到我们国家的公网了，然后继续向下递交，就到贵阳了，然后就有办法转到我们的主机上
子网掩码的个数越来越大，就代表离我们越来越近了，
但是，并不是这样乱分的，大地区就用A类，小地区就用B类，但是也会有浪费，所以就有了子网掩码，因为子网掩码可以逐比特位来调整子网掩码的位数，几乎可以使IP地址达到最大使用率

为什么要有子网的能力呢？
首先，未来我们网络的形态是什么样子，现在就是什么样子，现在是被运营商精心设计过的，为什么要这么干？
比如：学生会主席群就是公网，院学生会主席群就是内网，没有这些群，就进行线性遍历，效率很低，在还钱包时，必须知道归还给谁，但是学生并知道这个人是谁，只知道他的学号，我虽然不知道这个钱包是谁的，但是我知道这个钱包不是我们院的，就交给院学生会主席群，就由院学生会主席进行交互，院学生会主席必须知道每个院的编号，在公网还要选择目标会长，也就是要淘汰了其他的会长，正是他淘汰了很多人，所以他的效率很高
所以子网划分可以提高搜索效率，在学生会主席群并不会群发这个报文，在学生会主席群中每个院的会长都会把自己院的名字和编号发一遍，这就是路由器的交换，这个消息就是群发的，大家是一个群的，就可以做，以后就不会再发了，
所以在日常生活中访问网站，必须要有搜索引擎或域名
子网划分本质就是在调整整个网络的拓扑结构，子网淘汰效率很高，所以他的查找效率高，又因为子网是改变网络的拓扑结构，所以结构决定算法

每一个路由器可能会集连多个子网，所以每一个路由器针对每个子网，都要在自己内部的路由表中，保存好他所直连的目的网络号和该网络的子网掩码，因为我们要拿收到的网络IP和该子网的子网掩码进行按位与后，再和自己直连的目标网络做对比，是就转发，不是就不转发，每个子网都要有子网号和子网掩码，市面上有多少子网，就配了多少子网掩码。

一般在一个子网内部，子网全1和全0的地址是群内，也就是子网内的广播地址，所以全0和全1的地址是不用的，所以0到255的子网内的主机数是254个

我们举个划分子网的例子：

3、私有IP地址和公网IP地址

IP地址不是按主机的台数来配的，是按网卡来配的，所以对应的路由器才可能有两个以上的IP，和两个以上的子网，所以才能转发，
但是IP还是不够的，那么怎么解决呢？
所以有三种方案：

• 第一、动态IP地址分配，比如家里的路由器，你家里的网络设备都是路由器给你动态分配的，你不用这这个网络设备后，路由器就回收这个IP地址，回收，就是这个IP不在被别人占用，用的时候给你，不用的时候，回收，所以这ip是共享的，但是连接的太多了，这个动态就分配不过来
• 第二、NAT技术，是和动态分配是并行的，正是有了NAT技术，才能动态分配，这个几乎解决了IP地址不够的问题，这也是阻碍了ipv6的发展
• 第三、ipv6技术，这就根本解决了IP不够的问题，只有中国在内网中推广，没有在公网中推广，因为一个技术是需要一套技术的，是需要大量时间的，所以我们国家在08年就开始搞ipv6了，等用的时候，就瞬间能拿来用了。

运营商也有局域网，如果有局域网，IP地址只用于局域网内的通信，而不自己连接到Internet上
所以前面我们按国家所讲的，直到了广域网这个位置，再分下去，主机号就不够了，2的16次方也不是很多，一个城市的要用的IP很多，到一个城市后，运营商就会组一个局域网，用私有IP组建

现在把网线拉到家里，都是拉的光纤，你在接到你的路由器上，才能上网，一般上网时候，从硬件上，都是先把数据交给路由器，在硬件上，把数据再交给猫的
首先家里都是有猫的，猫是纯硬件的，所以数据进来先是交给猫的，猫再调试解调器再交给路由器，再给你，这就是硬件层面上的传输数据
软件上，是工作人员会给我们的路由器进行配置，上网，不仅仅是把网线连过来就上网了，工作人员还要给我们开户，需要账号，工作人员就先给我们开户
所以，路由器配置的时候，一般要配两个密码，路由器里有一套账号是用来运营商来识别你的，能认证你是否欠费，所以运营商给你一个电话号码，又怕你把卡丢了，就免费送你一个手机，所以第一套是为了运营商来认证你账号的，所以工作人员要上门，第二个是为了连接路由器上网的

i.e：营业厅有个历史任务，就是普及网络，以前运营商大力普及网络，没想到销户的问题，所以销户比较困难

网络是一个系统的工程。运营商是如何把我的报文转交到公网上的？
大厂的服务器一定是在某个地区的，省内的交互是没问题的，因为都是在同一个群里的，推广到省上，就能到其他地方了
私有IP在个个区域内是可以重复的
我的私有IP：src：192…200
目的IP：dst：122…3
路由器一般有两个IP，一个是LAN口IP，一个是WAN口IP，一个是对内，一个是对外

私有IP到了公网就回不来了，所以私有IP不能出现在公网上，所以运营商就给了一个方案，到家用路由器时，家用路由器一看你的目的IP是到公网，转交时，就会先做一件事情，把LAN口IP转接成WAN口IP
所以会把src：192…200替换成10.1.1.2，发现是不是私有IP，就继续交互，向上交互，继续替换，把LAN口IP转接成WAN口IP，把10.1.1.2替换成122.77.241.4，就直接到了公网，然后就构建响应，形成响应报文，src就变成了122…3，dst变成122.77.241.4，所以最终就可以通过公网转发就可以返回到内网了，运营商子网的入口处，接下来就通过方法转发到主机
所以源IP在内网环境不断被替换：就是NAT技术

4、路由

我们举个例子：
比如我刚上大学，我去上海上大学的时候，刚下火车，我发现我东西丢，可能也没拿，东西丢了，什么都没有了，但是我不知道怎么走，怎么把自己送到大学呢，那就问人吧，问人的时候，通常都会有如下几个答案，对不起，我不知道、一般问路，都会有人拒绝你，也有人不知道，会一直帮助你，我们不考虑不帮助你的，问路，你一定要告诉别人你去哪里，但你问大爷，大爷一定会先思考，拿着你的目的地址在脑中思考，找到与找不到都会给你一个结果，大爷这种动脑子就是查路由表，如果大爷不知道是哪里，但他知道谁知道，就会把你推到知道的人哪里，在路上你只要问同济大学怎么走，而不是问同济大学18号寝室怎么走。在路上我们就是通过子网IP查找，当到路口路由器处，我们要的是18号宿舍楼，我们就问这个路由器，我们要去的目标主机在哪里。所以整个报文转发过程是先根据目的网络进行路上路由进行转发，当到了目的网络，目标路由器入口处再根据目标主机进行交互

我们不谈路由表的形成，但是我们要知道路由表里有什么。

• 路由表可以使用route命令查看
• 这台主机有两个网络接口,一个网络接口连到192.168.10.0/24网络,另一个网络接口连到192.168.56.0/24网络
• Destination：代表这个路由器连接的子网，和哪个子网连着的
• Gateway：代表当前路由器相关的信息，代表下一跳是什么类型的
• Genmask：代表对于这个路由器，针对特定的条目配的子网掩码，有多少个条目就有多少个子网掩码
• Flags：U表示正在使用，G表示Gateway，他是路由器，也就是和自己这台主机直接连接的缺省路由，一旦我发现这台主机发送的报文我不清楚了，不知道如何转发了，就交给缺省路由给我们转发
• Iface：是系统内部给我们形成的网络接口，就是一种设备，相当网卡的接口

转发过程例1: 如果要发送的数据包的目的地址是192.168.56.3

• 跟第一行的子网掩码做与运算得 到192.168.56.0,与第一行的目的网络地址不符
• 再跟第二行的子网掩码做与运算得 到192.168.56.0,正是第二行的目的网络地址,因此从eth1接口发送出去
• 由于192.168.56.0/24正 是与eth1 接口直接相连的网络,因此可以直接发到目的主机,不需要经路由器转发

转发过程例2: 如果要发送的数据包的目的地址是202.10.1.2

• 依次和路由表前几项进行对比, 发现都不匹配
• 按缺省路由条目, 从eth0接口发出去, 发往192.168.10.1路由器
• 由192.168.10.1路由器根据它的路由表决定下一跳地址

子网掩码是在路由器内部配置好的，路由器会给每个子网配置子网掩码，路由器会集连多个子网，就有多个条目，所以有多少个条目就有多少个子网掩码

大部分路由都是在公网里路由，内网里的路由并不复杂
比如我收到一个报文，192.168.56.3，ip报头里包含了目的IP，先拿着你的目的IP对条目中的子网掩码进行比较，网络不一样，就开始遍历下一个，如果都没有，就按缺省路由条目，从eth0接口发出去

四、分片

为什么不把滑动窗口里面的范围报文之间打一个包，整体发出，为什么一般教材多个报文？
首先IP为什么要分片，tcp是这样？
因为有数据链路层，里面mak帧，因为规定有效载荷不能超过MTU - 也就是1500字节，所以倒逼着IP报文，你交给我的报文，整体大小不能超过1500字节，不然我不帮你送
IP传多大，由IP决定吗？我不能决定，是由TCP决定的。
比如，TCP给IP说，我有3000字节，你给我发送出来，数据链路层又不给我传，所以IP层就有了分片的概念，
tcp给IP交了大量的数据，分片工作由IP层做，数据链路层不能做，因为是你的报文太大，不是我的报文，是TCP给你的报文，我只关心这个功能，到了目的，组装不起来，是你的问题，不是我的问题，我只管送
所以分片的时候，必须考虑组装的问题，组装的问题也是由对方的ip层做，所以只能由IP来进行分片和组装
所以IP报文里有16位标识、3位标志、13位片偏移

怎么做的分片和组装？
16位标识：在一段时间类，保证某些ip报文彼此之间是不一样的，不考虑分片和组装，ip报文如何区分不同呢，就是用16位标识来区分，
3位标志：其中有一位是不用的，就是保留位，就还剩2个位，第二位为1表示禁止分片,但是都是0，所以也不考虑，就只剩下一位了，如果分片了，最后一个标志位置为0，没分片也是0，因为你没有分片，所以你后面也没有更多分片了，如果分片了，且不是最后一个分片，就置为1，表示后面还有更多分片，就像字符串，如果分片了，以0结尾，后面全是1，就表示后面还有更多分片
13位偏移：分片后，每一个分片在原始报文的起始位置是哪里

每一个分片后的片的16为标识都是一样的，

关于分片和组装的问题：
1、在接受报文的时候，携带了源IP的，所以就具有了区分不同客户端的能力
2、你怎么知道分片了？
  a.只要片偏移不是0，也可以看更多分片是否是1，就提取对应的标识
  b.如果我是整个报文的第一个报文呢，你怎么知道我分片了，此时我的片偏移就是0
如果片偏移为0，第一情况是没有分片，第二情况是分片了，我们看更多分片为1，就注定是分片的了，片偏移为0，更多分片为1，就一定分片了的。
已经分片了，片偏移为0，更多分片为0，这种是不存在的

已经分片了，我怎么判断开始报文、中间报文、结束报文：
开始报文：更多分片1，片偏移为0，就是开始报文
中间报文：更多分片1，片偏移为>0，就是中间报文
结束报文：更多分片0，片偏移为>0，就是结束报文
片偏移为0，更多分片为0：就是独立报文

3、你怎么保证你把分片收全了？
你保证尾没丢，头没丢，中间没丢，
a、头尾丢失，我们能知道
b、未来在组装的时候，只需要进行偏移量排序，第一个报文的片偏移加上这个报文自身的长度，就是下一个分片的起始位置
进行排序，就知道是尾丢还是头丢，还是中间丢

4、收全后，你怎么把他组装在一起呢？
对偏移量进行排序

5、组合在一起了，你怎么保证组合在一起的报文一定是对的？与原始报文不一样呢？
TCP里有16位校验和，IP里有16位首部校验和，IP的校验和是分片的时候校验他的首部有没有出问题，但是内容有没有问题，是你可靠性的问题，是交给上层TCP来校验

不同主机还是同一个主机的16位标识是不一样的，我们不用担心，
IP收到数据要立马向上交互的，IP没有缓冲区

a、网络中，分片尽量让它成为少数情况
TCP给IP报文，分片是IP做的，TCP不管，但是IP有两片丢了，TCP是补发那两片还是整个报文呢？
作为TCP发送方一定能做到，给你补发IP丢的报文，但是我要补发其中丢失的报文，我就要知道你报文分片的情况，我的设计就更复杂，所以IP就一直发送
b、为什么？因为过多的分片，容易增加丢包率。一片丢了就是整个丢了，TCP就进行重传，
c、怎么做？
解决分片的问题，这个问题还是要交给上层，我为什么会产生这么多分片，是因为你交给我的数据太大，所以TCP给IP发报文就不发太大了，所以滑动窗口会拆成成多个报文，向下交互的
所以让TCP协议，尽量发送数据不要过大
但是，应该是多少呢？
数据链路层有效载荷是1500，IP的数据是报头20加1480的有效载荷，对应数据链路层的1500，而TCP中的数据是报头20加1460的有效载荷，对应IP层的有效载荷去
所以TCP协议发送的有效载荷的数据最大是1460，1460叫MSS，也叫最大段尺寸，TCP中的数据叫数据段，IP中叫数据报，数据链路层叫数据帧，所以TCP中叫最大段尺寸
所以三次握手也会告诉对方的MSS，滑动窗口为什么会拆成多个块，也是因为有最大段尺寸

举个例子，我们自己做一次分片
假设IP报文 有3000字节，已经被封装的IP报文，里面有20字节的报头，和有效载荷加起来就是3000字节
分片也是IP报文，前半部分要加报头，后半部分也要报头
所以分片之后，每一片都是IP报文，也有报头，要不然怎么组装
那么要分几片？所以是3片
第一片报头加有效载荷一共1500字节，是20+1480字节
剩下的也要拆一下，所以第二片也是20+1480，还剩20字节，16位标识不变，3位标志不变，13位偏移量就填上1500，原始报文的长度
第三片就是20+20
组装后，就进入到IP层正常报文的处理流程了，就向上交互给TCP

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