前言: IP 數(shù)據(jù)報(bào)文由首部（稱為報(bào)頭）和數(shù)據(jù)兩部分組成；首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的；在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的

每個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)都以一個(gè) IP 報(bào)頭開始；源計(jì)算機(jī)構(gòu)造這個(gè) IP 報(bào)頭，而目的計(jì)算機(jī)利用 IP 報(bào)頭中封裝的信息處理數(shù)據(jù)；IP 報(bào)頭中包含大量的信息，如源 IP 地址、目的 IP 地址、數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度、IP 版本號(hào)等；每個(gè)信息都被稱為一個(gè)字段

如圖所示：

版本號(hào)

占 4 位
指定 IP 協(xié)議的版本；通信雙方使用的 IP 協(xié)議版本必須一致；目前使用最廣泛的IP協(xié)議版本號(hào)為 4，即 IPv4

首部長(zhǎng)度

占 4 位
可表示的最大十進(jìn)制數(shù)值是 15，IP 首部長(zhǎng)度的單位是 32 位字長(zhǎng) (1 個(gè) 32 位字長(zhǎng)是 4 字節(jié)，也就是 length * 4 的字節(jié)數(shù)，4bit 表示最大的數(shù)字是15)，因此，當(dāng) IP 的首部長(zhǎng)度為 1111 時(shí) (即十進(jìn)制的 15)，首部長(zhǎng)度就達(dá)到最大長(zhǎng)度 60 字節(jié)，當(dāng) IP 分組的首部長(zhǎng)度不是 4 字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，必須利用最后的填充字段加以填充

數(shù)據(jù)部分永遠(yuǎn)在 4 字節(jié)的整數(shù)倍開始，這樣在實(shí)現(xiàn) IP 協(xié)議時(shí)比較方便；首部長(zhǎng)度限制為 60 字節(jié)的缺點(diǎn)是 長(zhǎng)度有時(shí)可能不夠用，之所以限制長(zhǎng)度為 60 字節(jié)，是希望用戶盡量減少開銷；最常用的首部長(zhǎng)度就是 20 字節(jié) (即首部長(zhǎng)度為 0101)，這時(shí)不使用任何選項(xiàng)

區(qū)分服務(wù) TOS

也被稱為服務(wù)類型，占 8 位；
3位優(yōu)先權(quán)字段 (已經(jīng)棄用)，4位TOS字段，和1位保留字段(必須置為0)；4位TOS分別表示：最小延時(shí)，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本；這四者相互沖突，只能選擇一個(gè)；對(duì)于 ssh / telnet 這樣的應(yīng)用程序，最小延時(shí)比較重要；對(duì)于 ftp 這樣的程序，最大吞吐量比較重要

總長(zhǎng)度

首部和數(shù)據(jù)之和，單位為字節(jié)；總長(zhǎng)度字段為 16 位
因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為 2¹⁶-1=65535 字節(jié)

標(biāo)識(shí) id

用來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)，占 16 位；
IP 協(xié)議在存儲(chǔ)器中維持一個(gè)計(jì)數(shù)器，每產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，計(jì)數(shù)器就加 1，并將此值賦給標(biāo)識(shí)字段；當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的 MTU，而必須分片時(shí)，這個(gè)標(biāo)識(shí)字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)字段中；具有相同的標(biāo)識(shí)字段值的分片報(bào)文會(huì)被重組成原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào) (如果IP報(bào)文在數(shù)據(jù)鏈路層被分片了, 那么每一個(gè)片里面的這個(gè)id 都是相同的)

標(biāo)志 flag

占 3 位
第一位未使用，其值為 0；
第二位稱為 DF（不分片），表示是否允許分片；取值為 0 時(shí)，表示允許分片；取值為 1 時(shí)，表示不允許分片；
第三位稱為 MF（更多分片），表示是否還有分片正在傳輸，設(shè)置為 0 時(shí)，表示沒(méi)有更多分片需要發(fā)送，或數(shù)據(jù)報(bào)沒(méi)有分片

片偏移

占 13 位
當(dāng)報(bào)文被分片后，該字段標(biāo)記該分片在原報(bào)文中的相對(duì)位置；片偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏移單位；所以，除了最后一個(gè)分片，其他分片的偏移值都是 8 字節(jié)（64 位）的整數(shù)倍

生存時(shí)間 TTL

表示數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，占 8 位
該字段由發(fā)出數(shù)據(jù)報(bào)的源主機(jī)設(shè)置，其目的是防止無(wú)法交付的數(shù)據(jù)報(bào)無(wú)限制地在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，從而消耗網(wǎng)絡(luò)資源

路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)之前，先把 TTL 值減 1，若 TTL 值減少到 0，則丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，不再轉(zhuǎn)發(fā)；因此，TTL 指明數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中最多可經(jīng)過(guò)多少個(gè)路由器；TTL 的最大數(shù)值為 255；若把 TTL 的初始值設(shè)為 1，則表示這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)只能在本局域網(wǎng)中傳送

協(xié)議

表示該數(shù)據(jù)報(bào)文所攜帶的數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議類型，占 8 位
該字段可以方便目的主機(jī)的 IP 層知道按照什么協(xié)議來(lái)處理數(shù)據(jù)部分，不同的協(xié)議有專門不同的協(xié)議號(hào)

頭部校驗(yàn)和

用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部，占 16 位
數(shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，首部的字段都可能發(fā)生變化（如TTL），所以需要重新校驗(yàn)。而數(shù)據(jù)部分不發(fā)生變化，所以不用重新生成校驗(yàn)值

源地址

表示數(shù)據(jù)報(bào)的源 IP 地址，占 32 位

目的地址

表示數(shù)據(jù)報(bào)的目的 IP 地址，占 32 位
該字段用于校驗(yàn)發(fā)送是否正確

可選字段

該字段用于一些可選的報(bào)頭設(shè)置，主要用于測(cè)試、調(diào)試和安全的目的；這些選項(xiàng)包括嚴(yán)格源路由（數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過(guò)指定的路由）、網(wǎng)際時(shí)間戳（經(jīng)過(guò)每個(gè)路由器時(shí)的時(shí)間戳記錄）和安全限制

填充

由于可選字段中的長(zhǎng)度不是固定的，使用若干個(gè) 0 填充該字段，可以保證整個(gè)報(bào)頭的長(zhǎng)度是 32 位的整數(shù)倍

數(shù)據(jù)部分

數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度不固定
表示傳輸層的數(shù)據(jù)，如保存 TCP、UDP、ICMP 或 IGMP 的數(shù)據(jù)

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