IP UDP包头详解

各字段功能：

1、版本号（Version）：长度 4 bit 。标识目前采用的 IP 协议的版本号。一般的值为 0100（IPv4），0110（IPv6）

版本号	版本
0	保留
1~3	未分配
4	Internet 协议版本 4（IPv4）
5	ST 数据报（Datagram）
6	简单 Internet 协议（SIP）
6	IPv6
7	TP / IX
8	P Internet 协议（PIP）
9	使用更大地址的 TCP 和 UDP（TUBA）
10~14	未分配
15	保留

2、IP 报头长度（Header Length）：长度 4 bit 。这个字段的作用是为了描述 IP 报头的长度，因为在 IP 报头中有变长的可选部分。该部分占 4 个 bit，长度单位为 4 个字节，即本区域值 = IP 头部长度（单位为字节）/ 长度单位（4 个字节）。因此，一个 IP 报头的长度最长为 “ 1111 ”，即 15 x 4 个字节 = 60 个字节。IP 报头最小长度为 20 字节。

Header Length	Header Length 所代表的实际的 IP 报头长度
0101	20 字节
0110	24 字节
0111	28 字节
…	…
1101	52 字节
1110	56 字节
1111	60 字节

3、服务类型（Type of Service）：长度 8 bit 。8 位按位被如下定义：PPP DTRC0

**TOS只表示用户的请求，不具有强制性，实际应用中很少用，路由器通常忽略TOS字段。**

• PPP：（Precedence）前 3 位，定义包的优先级，取值越大数据越重要。优先级主要用于QoS，表示从0（普通级别）到7（网络控制分组）的优先级。

  - 000 普通（Routine）
  - 001 优先的（Priority）
  - 010 立即的发送（Immediate）
  - 011 闪电式的（Flash）
  - 100 比闪电还闪电式的（Flash Override）
  - 101 CRI / TIC / ECP（找不到这个词的翻译）
  - 110 网间控制（Internetwork Control）
  - 111 网络控制（Network Control）

• DTRCO：后 5 位

  - D （Delay更低的时延）时延：0：普通，1：延迟尽量小
  - T （Throughput 更高的吞吐量）吞吐量：0：普通，1：流量尽量大
  - R（Reliability更高的可靠性） 可靠性：0：普通，1：可靠性尽量大
  - C （Cost 更低费用的路由）传输成本：0：普通，1：成本尽量小
  - 0 最后一位被保留，恒定为 0

4、IP 包总长度（Total Length）：长度 16 bit 。以字节为单位计算的 IP 包的长度（包括头部和数据），所以 IP 包最大长度 65 535 字节。所以，数据包有效载荷的大小 = IP 包总长度（Total Length）- IP 报头长度（Header Length）。

5、标识符（Identifier）：长度 16 bit 。该字段和 Flags 和 Fragment Offest 字段联合使用，对较大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。

6、标记（Flags）：长度 3 bit 。

• 该字段第一位不使用。
• 第二位是 DF（Don’t Fragment）位，DF 位设为 1 时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。
• 第三位是 MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的 IP 包的报头中将 MF 位设为 1 。

7、片偏移（Fragment Offset）：长度 13 bit，以 8 个八位组为单位。表示该 IP 包在该组分片包中位置，接收端靠此来组装还原 IP 包。

8、生存时间（TTL）：长度 8 bit，设计之初是以秒（s）为单位的，但实际以跳数为单位，建议的缺省值为 64 。当 IP 包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当 IP 包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将 IP 包的 TTL 值减少 1 。如果 TTL 减少为 0，则该 IP 包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致 IP 包在网络中不停被转发。

9、协议（Protocol）：长度 8 bit 。标识了上层所使用的协议。以下是比较常用的协议号：1 ICMP；2 IGMP；6 TCP；17 UDP；88 IGRP；89 OSPF 。

10、头部校验（Header Checksum）：长度 16 bit 。用来做 IP 头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变 TTL 的值，所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。

11、起源和目标地址（Source and Destination Addresses）：这两个地址都是 32 bit 。标识了这个 IP 包的起源和目标地址。要注意除非使用 NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。

12、可选项（Options）：这是一个可变长的字段。该字段属于可选项，主要用于测试，由起源设备根据需要改写。可选项目包含以下内容：

• 松散源路由（Loose source routing）：给出一连串路由器接口的 IP 地址。IP 包必须沿着这些 IP 地址传送，但是允许在相继的两个 IP 地址之间跳过多个路由器。
• 严格源路由（Strict source routing）：给出一连串路由器接口的 IP 地址。IP 包必须沿着这些 IP 地址传送，如果下一跳不在 IP 地址表中则表示发生错误。
• 路由记录（Record route）：当 IP 包离开每个路由器的时候记录路由器的出站接口的 IP 地址。
• 时间戳（Timestamps）：当 IP 包离开每个路由器的时候记录时间。
• 填充（Padding）：因为 IP 报头长度（Header Length）部分的单位为 32 bit，所以 IP 报头的长度必须为 32 bit 的整数倍。因此，在可选项后面，IP 协议会填充若干个 0，以达到 32 bit 的整数倍。

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字段	长度	含义
版本	4比特	IP协议的版本号，分为IPv4和IPv6协议。
首部长度	4比特	IPv4的首部长度。
区分服务	8比特	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	16比特	指首部和数据之和的长度。
标识	16比特	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。
标志	3比特	目前只有两位有意义。最低位为1表示后面“还有分片”的数据报，为0表示这已经是最后一个数据片；中间一位为1表示“不能分片”，为0才允许分片。
片位移	13比特	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TTL（Time To Live）	8比特	表示数据报在网络中的寿命，功能是“跳数限制”。
协议	8比特	指出此数据报携带的数据是使用何种协议。
首部检验和	16比特	数据报每经过一个设备，设备都要重新计算一下首部检验和，若首部未发生变化，则此结果必为0，于是就保留这个数据报。这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。
源地址	32比特	报文发送方的IPv4地址。
目的地址	32比特	报文接收方的IPv4地址。
选项字段	0～40字节（长度可变）	用来支持排错、测量以及安全等措施。在必要的时候插入值为0的填充字节。
数据部分	可变	用来填充报文。

UDP