ip数据包

数据报文格式

首部

版本（Version）

版本字段占4bit，通信双方使用的版本必须一致。对于IPv4，字段的值是4。

首部长度（Internet Header Length， IHL）

占4bit，首部长度说明首部有多少32位字（4字节）。由于IPv4首部可能包含数目不定的选项，这个字段也用来确定数据的偏移量。这个字段的最小值是5（二进制0101），相当于5*4=20字节，最大十进制值是15。

区分服务（Differentiated Services，DS）

​占6bit，最初被定义为服务类型字段，实际上并未使用，但1998年被IETF重定义为区分服务RFC 2474。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用，在一般的情况  下都不使用这个字段。例如需要实时数据流的技术会应用这个字段，一个例子是VoIP。

显式拥塞通告（ Explicit Congestion Notification，ECN）

在RFC 3168中定义，允许在不丢弃报文的同时通知对方网络拥塞的发生。ECN是一种可选的功能，仅当两端都支持并希望使用，且底层网络支持时才被使用。

全长（Total Length）

​这个16位字段定义了报文总长，包含首部和数据，单位为字节。这个字段的最小值是20（20字节首部+0字节数据），最大值是216-1=65,535。IP规定所有主机都必须支持最小576字节的报文，这是假定上层数据长度512字节，加上最长IP首部60字节，加上4字节富裕量，得出576字节，但大多数现代主机支持更大的报文。当下层的数据链路协议的最大传输单元（MTU）字段的值小于IP报文长度时，报文就必须被分片，详细见下个标题。

标识符（Identification）

占16位，这个字段主要被用来唯一地标识一个报文的所有分片，因为分片不一定按序到达，所以在重组时需要知道分片所属的报文。每产生一个数据报，计数器加1，并赋值给此字段。一些实验性的工作建议将此字段用于其它目的，例如增加报文跟踪信息以协助探测伪造的源地址。

标志 （Flags）

这个3位字段用于控制和识别分片，它们是：

• 位0：保留，必须为0；
• 位1：禁止分片（Don’t Fragment，DF），当DF=0时才允许分片；
• 位2：更多分片（More Fragment，MF），MF=1代表后面还有分片，MF=0 代表已经是最后一个分片。

如果DF标志被设置为1，但路由要求必须分片报文，此报文会被丢弃。这个标志可被用于发往没有能力组装分片的主机。

当一个报文被分片，除了最后一片外的所有分片都设置MF为1。最后一个片段具有非零片段偏移字段，将其与未分片数据包区分开，未分片的偏移字段为0。

分片偏移 （Fragment Offset）

这个13位字段指明了每个分片相对于原始报文开头的偏移量，以8字节作单位。

存活时间（Time To Live，TTL）

​这个8位字段避免报文在互联网中永远存在（例如陷入路由环路）。存活时间以秒为单位，但小于一秒的时间均向上取整到一秒。在现实中，这实际上成了一个跳数计数器：报文经过的每个路由器都将此字段减1，当此字段等于0时，报文不再向下一跳传送并被丢弃，最大值是255。常规地，一份ICMP报文被发回报文发送端说明其发送的报文已被丢弃。这也是traceroute的核心原理。

协议 （Protocol）

占8bit，这个字段定义了该报文数据区使用的协议。IANA维护着一份协议列表。

首部检验和 （Header Checksum）

​这个16位检验和字段只对首部查错，不包括数据部分。在每一跳，路由器都要重新计算出的首部检验和并与此字段进行比对，如果不一致，此报文将会被丢弃。重新计算的必要性是因为每一跳的一些首部字段（如TTL、Flag、Offset等）都有可能发生变化，不检查数据部分是为了减少工作量。数据区的错误留待上层协议处理——用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）都有检验和字段。此处的检验计算方法不使用CRC。

源地址（Source address）

一个IPv4地址由四个字节共32位构成，此字段的值是将每个字节转为二进制并拼在一起所得到的32位值。

例如，10.9.8.7是00001010000010010000100000000111。

但请注意，因为NAT的存在，这个地址并不总是报文的真实发送端，因此发往此地址的报文会被送往NAT设备，并由它被翻译为真实的地址。

目的地址（Destination address）

与源地址格式相同，但指出报文的接收端。

选项（Options）

附加的首部字段可能跟在目的地址之后，但这并不被经常使用，从1到40个字节不等。请注意首部长度字段必须包括足够的32位字来放下所有的选项（包括任何必须的填充以使首部长度能够被32位整除）。当选项列表的结尾不是首部的结尾时，EOL（选项列表结束，0x00）选项被插入列表末尾。下表列出了可能

• 注：如果首部长度大于5，那么选项字段必然存在并必须被考虑。
• 注：备份、类和数字经常被一并称呼为“类型”。

宽松的源站选路（LSRR）和严格的源站选路（SSRR）选项不被推荐使用，因其可能带来安全问题。许多路由器会拒绝带有这些选项的报文。

数据

数据字段不是首部的一部分，因此并不被包含在首部检验和中。数据的格式在协议首部字段中被指明，并可以是任意的
传输层协议。

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