網際協議
| 網際網路協定套組 |
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| 連結層 |
網際協議（Internet Protocol；縮寫：IP）是互聯網協議套件中的網絡層（第三層）通信協議，用於跨網絡邊界封包交換。它的路由功能實現了互聯互通，從根本上建立了互聯網。
IP是在TCP/IP協議族中網絡層的主要協議，任務是僅根據數據包標頭中的IP地址將數據包從源主機傳遞到目標主機。為此，IP協議定義了封裝要傳遞的數據的數據包結構。它還定義了用於用源和目的地信息標記數據報的尋址方法。
第一個架構的主要版本為IPv4，目前仍然是廣泛使用的互聯網協議，儘管世界各地正在積極部署IPv6。
| 互聯網 |
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| Visualization of Internet routing paths |
| File:Crystal Clear app linneighborhood.svg 互聯網主題 |
IP封裝[編輯]
數據在IP互聯網中傳送時會封裝為資料包。網際協議的獨特之處在於：在報文交換網絡中主機在傳輸數據之前，無須與先前未曾通信過的目的主機預先建立好特定的「通路」。互聯網協議提供了「不可靠的」數據包傳輸機制（也稱「盡力而為」或「盡最大努力交付」）；也就是說，它不保證數據能準確的傳輸。數據包在到達的時候可能已經損壞，順序錯亂（與其它一起傳送的封包相比），產生冗餘包，或者全部丟失。如果應用需要保證可靠性，一般需要採取其他的方法，例如利用IP的上層協議控制。
IP提供的服務[編輯]
由於封裝帶來的抽象機制，IP能夠在各種各樣的網絡上工作，例如以太網、異步傳輸模式、FDDI、Wi-Fi、令牌環等等。每個鏈路層的實現可能有自己的方法（也有可能是完全沒有它自己的方法），把IP地址解析成相應的數據鏈路地址。IPv4使用地址解析協議（ARP），而IPv6採用鄰居發現協議（NDP）。
可靠性[編輯]
互聯網協議的設計原則，假定網絡基礎設施本身就是不可靠的單一網絡元素或傳輸介質，並且它使用的是動態的節點和連接。不存在中央監測和性能衡量機制來跟蹤和維護網絡的狀態。為了減少網絡的複雜性，大部分網絡只能故意地分布在每個數據傳輸的終端節點。傳輸路徑中的路由器只是簡單地將資料包發送到下一個匹配目的地址的路由前綴的本地網關。
由於這種設計的結果，互聯網協議只提供盡力傳送，其服務也不受信任。在網絡專業語言中是無連接的協議，相對於所謂的面向連接的模式。在缺乏可靠性的條件下允許下列任何故障發生：
- 數據損壞
- 丟失數據包
- 重複到來
- 數據包傳遞亂序；意思是，封包A即使在封包B之前發送，B也可能在A之前先抵達。
互聯網協議提供的唯一幫助是，IPv4規定透過在路由器節點計算校驗和來確保IP數據報頭是正確的。這個帶來的副作用是當場丟棄報頭錯誤的資料包。在這種情況下不需要發送通知給任一終端節點，但是互聯網控制消息協議（ICMP）中存在做到這一點的機制。但是，IPv6為了快速傳輸已經放棄了計算校驗和的使用。
對這些可靠性問題的更正是上層協議的責任。例如，上層協議為了確保按順序傳送可能要緩存數據，直到數據可以傳遞給應用程序。
除了可靠性問題，互聯網及其組成部分的動態性和多樣性不能確保任何路徑是有能力地或合適地完成所要求的數據傳輸，即使路徑是有效並且可靠的。技術限制有在給定的鏈路上允許的數據包的大小。應用程序必須確保它使用適當的傳輸特性。這種責任還在於一些在應用層協議和IP之間的上層協議。存在審查的本地連接尺寸最大傳輸單位（MTU），以及整個預計到目標路徑時使用IPv6。IPv4的網絡層有自動分片成更小的單位進行傳輸原始數據報的能力。在這種情況下，IP確實能夠為亂序的分片進行順序排序。
IP尋址和路由[編輯]
網際協議最為複雜的方面可能就是尋址和路由。尋址就是如何將IP地址分配給各個終端節點，以及如何劃分和組合子網。所有網絡端點都需要路由，尤其是網際之間的路由器。路由器通常用內部網關協議（Interior Gateway Protocols，IGPs）和外部網關協議（External Gateway Protocols，EGPs）決定怎樣發送IP數據包。
版本[編輯]
IP版本是一個4位元長度的欄位，所以只能是0到15。
IPv0是保留值，IPv1至v3則是ARPANET計畫的試驗性版本。IPv4是首個商業化和供公眾使用的IP協定。IPv5用於試驗性的因特網流協議（Internet Stream Protocol）。
面對IPv4位址枯竭問題，網絡工作組（Network Working Group）曾提出幾個不同的候選方案，包括擴大地址空間到64位、128位或20字節，以及可變長度地址。採用128位長度的IPv6方案最終被選為IPv4的後續版本。不過，IPv6並不向下兼容IPv4，導致使用增長緩慢。
| 版本 | 歷史或現有用途 | 年份 | 狀態 |
|---|---|---|---|
| 0 | 保留值 | N/A | 保留[1] |
| 1 | 試驗性規劃 | 1973 | 過時 |
| 2 | 試驗性規劃 | 1977 | 過時 |
| 3 | 試驗性規劃 | 1978 | 過時 |
| 4 | IPv4 | 1981 | 有效 |
| 5 | 因特網流協議 (ST) | 1979 | 過時，由 ST-2 取代 |
| 因特網流協議 (ST2) | 1987 | 過時，由 ST-2+ 取代 | |
| 因特網流協議 (ST2+) | 1995 | 過時 | |
| 6 | Simple Internet Protocol (SIP) 取代IPv4的候選方案，64位元地址 |
N/A | 過時，1995年合併到IPv6[1] |
| Internet Protocol version 6 (IPv6) | 1995 | 有效 | |
| 7 | TP/IX The Next Internet (IPv7) 取代IPv4的候選方案，64位元地址 |
1993 | 過時 |
| 8 | P Internet Protocol (PIP) 取代IPv4的候選方案，可變長度地址 |
1994 | 過時，合併到SIP |
| 9 | TCP and UDP over Bigger Addresses (TUBA) 取代IPv4的候選方案，20字節地址 |
1992 | 過時 |
| 中國IPv9 | 2004 | 廢棄 | |
| 10–14 | N/A | N/A | 未分配 |
| 15 | 標記值（避免使用） | N/A | 保留 |
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參見[編輯]
參考資料[編輯]
- ^ 1.0 1.1 Jeff Doyle; Jennifer Carroll. Routing TCP/IP 1 2. Cisco Press. 2006: 8. ISBN 978-1-58705-202-6.
外部連結[編輯]
- 中文IP討論組 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- RFC 791 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- RFC791 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 互聯網地址分配局（IANA）官方網站（英文）
- IP Locator
- 國際域名解析查詢 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 中國域名解析查詢 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
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