【以太网数据结构】IP协议

IP协议数据包格式：

IP协议最终目的是把数据从源传送到目的地，它不保证数据传送的靠性性！
主要作用：

• 数据传送：将数据从一个主机传到另一个主机
• 寻址：根据子网划分IP地址，发现正确的目的主机地址
• 路由选择：选择数据在互联网上的传送路径
• 数据报文的分段：当传送的数据大于MTU时，将数据进行分段发送和接收并组装

协议字段解释：

• 版本：IP协议版本号，长度为4位。对于IPV4，此处值为4；对于IPV6为6。
• 首部长度：4位，代表IP头部长度，该值 x 4 = 首部占用字节数。
• 服务类型：8位，该字段现在基本没什么作用，通常设为0x00。
• 总长度：16位（IP报文最大数据长度为65535字节），表示以字节为单位的数据报文长度，长度包含IP的头部和数据部分。

• 标识和片偏移：IP每发送一份数据报文后都会将此值+1。当一份报文数据大于MTU（最大传输单元，一般为1500）时就会进行分片，所分的片用片偏移记录，以便重组，由于这些分片属于同一份IP数据，故标识相同，片偏移不同。
  现在TCP协议传输数据时会将数据分段，分的段足够小（一般<=1460），以至于数据到达IP层封装的时候不足以让IP分片，知道为什么会这样吗？
  因为IP协议不保证数据传送的靠性性！当一份IP数据的某个小分片丢失时（事实上数据包丢失的情况非常常见），整个IP报文都得重传！！！TCP协议事先在三次握手的过程中协商了MSS值（最大TCP分段大小），将设置MSS值小于等于1460，这样大大降低了数据重传所付出的代价。

• 生存时间TTL：8位，该字段的值表示数据报文组多可以经过的路由器的数量。该字段很有意思，每经过一个路由器，TTL的值会减1，当TTL的值为0时，路由器会将该数据包丢弃，以防止该包在网络中不断循环，当然路由器丢弃该数据包时会发送一个ICMP报文通知源主机。

• 协议类型：8位，表示IP上承载的是什么协议，见下表：

值	协议类型	值	协议类型
1	ICMP	6	TCP
2	IGMP	17	UDP

• 头部校验和：16位，只对IP头部进行校验。接收方接收到数据后也会对数据进行校验，然后和该字段进行比对，如果不匹配则表示此帧数据发生错误。由于数据每经过一个路由器都会更改TTL值，所以路由器要重新对IP包头进行校验。
• 源地址和目的地址：分别表示发送数据的主机和接收数据的主机的IP地址。
• IP选项：该字段一般为空，很少用到，不解释。

相关源代码
再linux/ip.h文件中，ip包头结构体定义如下：

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
    __u8    ihl:4,
        version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
    __u8    version:4,
        ihl:4;
#else
#error "Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif
    __u8    tos;
    __be16  tot_len;
    __be16  id;
    __be16  frag_off;
    __u8    ttl;
    __u8    protocol;
    __sum16 check;
    __be32  saddr;
    __be32  daddr;
    /*The options start here. */
};

获取ip包头结构体函数：

#ifdef __KERNEL__
#include <linux/skbuff.h>

static inline struct iphdr *ip_hdr(const struct sk_buff *skb)//常用
{
    return (struct iphdr *)skb_network_header(skb);
}

static inline struct iphdr *ipip_hdr(const struct sk_buff *skb) 
//TCP头，在数据包未拆封之前，sk_buff结构体成员TCP头指针可能和IP头指针指向同一个位置
{
    return (struct iphdr *)skb_transport_header(skb);
}
#endif