IP数据报格式

如上图，(以IPV4为例)IP数据报首部固定部分共5个“横条”，每“横条”长4字节(32bit),即IP数据报首部固定部分是20字节，普通IP数据报的首部长度(没有可选字段)是20字节。
版本字段(4bit)：协议版本号(以IPV4为例，版本号是4)；
首部长度字段(4bit)：0101~1111(二进制值最小是5，最大是15)首部长度的单位是4字节，即IP数据报首部长度最小是20字节，最大是60字节。
区分服务(最开始称服务类型)字段(8bit)：就像是贴在IP数据报上的一个“服务标签”，告诉网络中的路由器：“请按照这个等级来处理和转发我。”网络设备根据这个“标签”来决定让谁先走、给谁更多的带宽、发生拥堵时先丢弃谁的包。
总长度字段(16bit)：指整个IP数据报的长度，单位是1字节。
标识字段(16bit)：唯一的标识主机所发送的每一份数据报(通常每发送一份报文它的值就会加1)
标志字段(3bit)和片偏移字段(13bit)：讨论分片时再来分析。
生存时间字段(8bit)(TTL:Time To Live)：设置了数据报可以经过的最多路由器数(初始值由源主机设置)，每经过一个处理它的路由器数值就减1，当减至0时，数据报就被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。
协议字段(8bit)：被IP用来对数据报进行分用。分用在以往文章中已讨论过
首部检验和字段(16bit)：(仅根据IP首部进行计算，它不对首部后面的数据进行计算。然而ICMP、IGMP、UDP
TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据的检验和码) 流程：要计算一份IP数据报的首部检验和，首先将首部检验和字段置为0，然后对首部中的每16bit(把首部看成是由很多个16bit的字组成)进行反码求和(普通相加+循环进位、进位加到最低位)，然后将得到的值取反后存入检验和字段中，当接收方收到一份IP数据报时，会对首部中的每16bit(其中包括发送方存在首部中的检验和)进行反码求和，所以，如果首部在传输过程中未发生任何差错，那么接收方计算结果应为全1，否则IP就会丢弃收到的数据报，但不会发送差错报文，由上层发现丢失的数据报并进行重传。
源IP地址(32bit)、目的IP地址(32bit)：略
可选字段(长度可变)：是数据报中的一个可变长的可选信息，该字段一直是以32bit作为界限，在必要的时候插入值为0的填充字节以使IP数据报首部的总字节数是4的倍数。

IP路由选择

1、IP层在内存中有一个路由表，在进行路由选择决策时，主机和路由器都使用路由表，表中有三种类型的路由：特定主机型(与目的IP地址的网络号主机号都要匹配的表目)、特定网络型(与目的网络号相匹配的表目)和默认路由型(标为“默认”的表目)；在选择路由时，主机路由优先于网络路由，只有当没有任何其他路由条目能够匹配目的IP地址时，才会使用默认路由。
【对于任何一个需要转发的数据包，无论主机还是路由器，都遵循‘最长前缀匹配’原则查询路由表。默认路由（0.0.0.0/0）是所有路由中优先级最低的兜底选项。】
2、主机的路由选择很简单：如果目的主机和源主机直接相连或在同一个共享网络上，那么就把数据报直接传给主机，否则传给默认路由器。
3、IP路由选择是根据逐跳来实现的，数据报在各站的传输过程中目的IP地址始终不变，但是封装的目的链路层地址在每一站都可以改变。
路由器转发例子

子网

子网划分

子网划分不是把IP地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。对于B类网络地址，如果将其主机号中的前8bit用作子网号，剩下的8bit用作主机号，这样就允许有2的8次方减2即254个子网，每个子网可以有2的8次方减2即254台主机。

子网掩码

子网掩码是一个32bit的值，其中值为1的比特留给网络号和子网号，为0的比特留给主机号；IP地址一般以点分十进制表示，而子网掩码经常用十六进制表示，例如对于B类地址，子网掩码0xffffff00和0xffffffc0就代表不同的子网划分，
0xffffff00就是二进制的1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 就是十进制的255.255.255.0，对于二进制来说，一般B类地址的前16位的子网掩码都是1，后16位都是0，代表前16位是网络号，后16位是主机号，现在后16位主机号分出前8bit置为1(即子网号)；
0xffffffc0就是二进制的1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 就是十进制的255.255.255.192(这个192可以按十六进制算,16进制的c就是十进制的12，即12*16=192；也可按二进制算,2⁷+2⁶=192)，通过子网掩码1和0的分布，已知前16位是网络号，则后16位主机号的前10位用作子网号，后六位仍是主机号。