IP数据包格式及首部中的各字段

IP数据报的格式如图所示。普通的IP首部长为20个字节，除非含有选项字段。

 

分析图中的首部。最高位在左边，记为0bit；最低位在右边，记为31 bit。

1）目前的协议版本号是4，因此IP有时也称作IPv4

2）首部长度指的是首部占32 bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个4比特字段，因此首部最长为60个字节。

3）服务类型（TOS）字段包括一个3bit的优先权子字段（现在已被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位但必须置0。4bit的TO S分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。

下图列出了对不同应用建议的TO S值。

4）总长度字段是指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16比特，所以IP数据报最长可达65535字节，但是一般不会这么长。

5）标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。

 

6）3位标志和13位偏移字段用于分片过程。对于发送端发送的每份IP数据报来说，其标识字段都包含一个唯一值。该值在数据报分片时被复制到每个片中（我们现在已经看到这个字段的用途）。标志字段用其中一个比特来表示“更多的片”。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。片偏移字段指的是该片偏移原始数据报开始处的位置。另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。

    标识字段代表划分每个分组属于的同一个数据报，等待重新组装。

    偏于字段代表该分组位于总ip数据报偏移的长度（获取位置）

    分片：物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路），并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。

    当IP数据报被分片后，每一片都成为一个分组，具有自己的IP首部，并在选择路由时与其他分组独立。这样，当数据报的这些片到达目的端时有可能会失序，但是在IP首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据报片。

IP数据报 是指IP层端到端的传输单元（在分片之前和重新组装之后），

分组 是指在IP层和链路层之间传送的数据单元。一个分组可以是一个完整的IP数据报，也可以是IP数据报的一个分片。

7）TTL（time-to-live）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置（通常为32或64），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去1。当该字段的值为0时，数据报就被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。

8）协议字段 表达了它如何被IP用来对数据报进行分用。根据它可以识别是哪个协议向IP传送数据。 
比如： 
         ICMP：1 
         IGMP：2 
         TCP：6 
         UDP：17 
         EIGRP：88 
         OSPF：89 

9）首部检验和字段是根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。

10）每一份IP数据报都包含源IP地址和目的IP地址。

11）

最后一个字段是任选项，是数据报中的一个可变长的可选信息。目前，这些任选项定义如下：

• 安全和处理限制（用于军事领域，详细内容参见RFC 1108[Kent 1991]）

• 记录路径（让每个路由器都记下它的IP地址，见7.3节）

• 时间戳（让每个路由器都记下它的IP地址和时间，见7.4节）

• 宽松的源站选路（为数据报指定一系列必须经过的IP地址，见8.5节）

• 严格的源站选路（与宽松的源站选路类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址）。

这些选项很少被使用，并非所有的主机和路由器都支持这些选项。

选项字段一直都是以32 bit作为界限，在必要的时候插入值为0的填充字节。这样就保证IP首部始终是32 bit的整数倍（这是首部长度字段所要求的）。