这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第五篇笔记
本篇文章是在王老师讲网络那节课课后，学习IP数据包的笔记。主要介绍IP数据包格式以及其中蕴含的网络知识。
IP数据包
第一行的字段有：
- version IP协议的版本，4或6
- Internet Header Length 定义了头部选项的长度，默认是5
- TOS 包含有一个字段 ECN，当路由器的缓冲区快要满了，ECN会启动，这样接收者就知道网络出现了拥塞，方便上层协议进行拥塞控制
- Total length 整个IP报文的长度：头部加上数据部分
第二行的三个字段的主要用途是包的分片，多数情况为了传输效率，很多情况下分片(fragmentation)会被禁用。下面简单介绍一下分片：
例如以太网的最大传输单元(MTU)是1500字节，如果IP包大小2000字节的话，有两个选择：
- 如果该包设置了不要分片，丢弃该包，通过ICMP通知该包的发送者——IP包超过了MTU的限制。
- 分片，分片会影响到包的传送效率（如果一个分片丢失，需要传输部分片段，非常难以控制），而且从安全的角度，攻击者可以伪造分片片段。 第三行字段：
- Time To Live 因为路由器不会保存IP数据包的信息，比如是否曾经到过这里，因此为了避免出现循环，设置了这么一个计数器字段，每过一个路由减一，当值为0时丢弃该包，并向源主机发送ICMP报文。
- Protocol 标识该包数据部分的协议，例如TCP或者UDP
- Checksum 头部的校验和，判断传输过程中是否出错
最后就是源主机IP和目标主机IP以及选项和数据部分。
网络中无处不在的唯一标识
在链路层，使用MAC地址来标识不同设备，数据链路层一般通过广播来传输信息，当然这会引入很多安全问题
在网络层，使用IP地址来标识不同设备，网络层完成的host与host之间的通信
在传输层，使用端口来鉴别不同的进程，传输层完成了进程间的网络通信
traceroute的工作原理
在IP头部有个字段叫做ttl（time to live），该字段是一个无符号整数，每经过一次路由ttl值减一，当ttl值为零时，路由器将丢弃报文。
该字段设计的初衷是防止报文在路由的过程中形成循环浪费资源。
报文被丢弃时路由器会向源主机发送ICMP报文，这样源主机就可以知道报文在哪个路由器被丢弃了
如果我们从1开始缓慢增加ttl的值，就可以得到中间所有路由器的ip地址，这就是traceroute的实现原理。
当然如果ICMP被关闭，那么对应的ip地址不可见，关闭ICMP会导致很多问题，常见的还有“TCP黑洞”
总结
本篇文章介绍了IP数据包的字段内容，以及traceroute的工作原理，之后还会介绍TCP数据包格式，敬请期待。
