IP协议概述
IP是TCP/IP协议栈的核心，也是TCP/IP架构的网络互连层的主协议。作为TCP/IP架构的三层协议，IP向协议栈中以TCP和UDP协议为主的第四层提供服务。这项服务就是接收经过TCP或UDP封包的数据，进行必要的处理后再将之送到目的地。简而言之，IP的任务就是在互联网络之间将数据从A点送到B点。
IP关键特征
◇通用寻址：为了从A点向B点发送数据，必须确保不论B点位于何处，各设备都知道如何识别哪个设备是B点。IP定义了互联网络的寻址机制并使用这些地址来保证各报文到达预期目的地。
◇底层协议的独立性：IP允许数据在为与TCP/IP协议栈配合使用而设计的任何类型的底层网络上传输。它所包含的规定使它能够适应各种低层协议的需求，比如以太网和WiFi。IP还可以在作为TCP/IP的一部分为IP创建的特殊数据链路协议上运行，比如点对点协议(PPP)。
IP独立于低层细节的一个重要方面在于，它能够根据特定网络对数据块大小的限制将大数据块分片成小块。
◇无连接传输：IP是无连接协议。设备之间发送数据时，不需要先创建连接，只是组装数据并发送即可。
◇不可靠传输：所谓不可靠，并不是指TCP/IP软件会突然有一天宣布罢工，而是意味着当数据报从A设备发往B设备时，A设备只负责一个一个发送。IP不会为了确保数据到达目的地而跟踪它发出的数据。IP协议不提供数据差错防护、流量控制或丢失数据报重传这样的可靠性或服务质量功能。
◇无确认传输：与不可靠性类似，IP协议不使用确认功能。当B设备收到A设备发来的数据报，不会向A设备发送确认信息。
在上面最后提到的三个特征看起来不像是什么优点，但实际上IP协议这样设计的原因很简单：这些功能都是以牺牲性能为代价的。执行这类人物需要占用时间，计算机资源和网络带宽，而且并不是所有的应用都需要这些功能。如果把这些复杂的功能都添加到IP协议中去，无疑会让所有的数据流都承担额外的开销，无论是否有必要。
TCP/IP协议栈的解决办法是，利用分层的优势。传输层可以提供上述的功能。实际上这也是传输层主要协议TCP和UDP的主要区别，TCP是一个全功能协议，提供确认和可靠传输等功能；而UDP不提供这些功能，却更简单、传输速度更快。
IP功能
IP大致有四个系列的功能，下面将简单说明
◇寻址：为了执行传送数据报的工作，IP必须知道应将数据报发送到何处。所以IP具备一个主机寻址机制。此外，由于IP在互联网络上运行，所以IP系统可在任意大网络上为设备分配唯一的地址。IP地址还包含必要的结构，便于数据报向远程网络的路由。
◇数据封装和格式设置/打包：IP协议接收来自传输层协议UDP和TCP的数据，然后按照一种格式将它们封装入IP数据报。
◇分片和重组：IP数据报被向下传送到数据链路层以便在局部网络上传输。但是各个使用IP的二层网络对帧长度的限制可能各不相同。为此，IP还纳入了将IP数据报分片成小块的功能，是数据包能够在任何类型的网路上传输。接收设备收到分片的数据报后，通过重组功能再现完整的数据报。
◇路由/间接发送：如果要将一个IP数据报发送到同一个局部网络内的目的地，可以直接使用这个网络的底层LAN/WLAN/WAN协议来完成传输。但是更多情况，最终目的都位于一个不直接与源设备相连的远程网络上。这种情况下的数据报无法直接传送，要完成传送就必须通过中间设备转发。这些中间设备就是路由器。这项任务主要由IP协议负责，并需要其它三层协议的支持，包括ICMP和TCP/IP网关/路由协议(比如RIP和BGP)。
IP版本和版本号
IP的第一个版本，也是现在我们用的最多的版本，就是IP第4版，简称IPv4。这是因为IP诞生的时候是它的功能从TCP与IP功能兼备的早期TCP版本中分离出来的时候。当时TCP已经有了三个版本。所以为了统一，两个协议分离时，都使用了第4版这个版本号。
目前我们处于IPv4到IPv6的过渡期，IP第6版也就是新版IP的开发工作早在20世纪90年代就已经开始，但是要做出重大的变更总是困难重重，IPv6的过渡期仍然还会持续很长一段时间。
实际上，IP第5版协议是一个实验性质的TCP/IP协议，显然它没有发展壮大。现在为了杜绝混淆，新版本IP直接使用了第6版的版本号。
本文转载自广州虹科“虹科汽车电子”微信公众号。
