IPv4（Internet Protocol Version 4）协议族是TCP/IP协议族中最为核心的协议族。它工作在TCP/IP协议栈的网络层，该层与OSI参考模型的网络层相对应。网络层提供了无连接数据传输服务，即网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组（也就是IP数据报文）独立发送。

为什么使用IPv4？ IPv4协议族为数据链路层和传输层实现互通提供了保障。IPv4协议族可以屏蔽各链路层的差异，为传输层提供统一的网络层传输标准。

IPv4协议族介绍

IPv4协议族是TCP/IP协议族中比较核心的协议族，其实IPv4中包含：ARP地址解析协议、RARP逆地址解析协议、ICMP互联网控制协议、TCP和UDP。 IPv4地址族分类 |传输层|TCP、UDP |-|-|-| |网络层|ICMP、ARP |数据链路层|各种网络接口

ipv4地址组成

IPv4地址有以下两部分组成：

网络号码字段（Net-id）：用来标识一个网络。IP地址与子网掩码转换为二进制，进行AND计算后的结果即为网络号码字段。
主机号码字段（Host-id）：用来区分一个网络内的不同主机。对于网络号相同的设备，无论实际所处的物理位置如何，它们都是处在同一个网络中。IP地址与子网掩码转换为二进制，再将子网掩码取反，进行AND计算后的结果即为主机号码字段。
IPv4地址分类
IP地址分为5类： A类、B类、C类、D类、E类。
A类：0.0.0.0～127.255.255.255
B类：128.0.0.0～191.255.255.255
C类：192.0.0.0～223.255.255.255
D类：224.0.0.0～239.255.255.255
E类：240.0.0.0～255.255.255.255 私有IP地址
A：10.0.0.0～10.255.255.255
B：172.16.0.0～172.31.255.255
C：192.168.0.0～192.168.255.255
IPv4报文格式

一个IPv4数据报文由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20个字节，是所有IPv4数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

IPv4报文关键段说明

版本：标示是IPv4或IPv6 首部长度：IPv4的首部长度。区分服务：用来获得更好的服务。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。总长度：指首部和数据之和的长度。标识：IPv4软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。片位移：指出较长的分组在分片后，该片在原分组中的相对位置。生存时间：表示数据报在网络中的寿命，功能是“跳数限制”。源地址：报文发送方的IPv4地址。目的地址：报文接收方的IPv4地址。