IP报文格式

IP报文格式

IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。它提供不可靠、无连接的服务，也即依赖其他层的协议进行差错控制。在局域网环境，IP协议往往被封装在以太网帧中传送。而所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都被封装在IP数据报中传送。

IP报文格式如下图：

IP报文格式

●版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一

般为IPv4，即0100。这个字段确保可能运行不同IP版本的的设备之间的兼容性。

●报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。以32比特的

字来定义IP首部的长度。包括可选项，普通IP数据报（没有可选项）。该字段的值是5，即5*32=160比特=20字节。此字段最大值为60字节。

●服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。用于携带提供服务

质量特征信息的字段，服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。

当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。该字段并没有如初始定义被广泛使用，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First

Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protocol）可以根据这些字段的值进行路由决策。

●总长度（Total Length）字段：占16比特。指明整个数据报的长度，按字

节为计算。最大长度为65535字节。

●标识（Identification）字段：占16比特。用来唯一地标识主机发送的每

一份数据报。IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据段，计数

器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP 是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题，当数据报由于长度，超过网络的MTU而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后各数据报片最后能正确的重装成为原来的数据报。

●标志（Flag）字段占3位，但目前只有2位有意义。

标志字段中的最低位记为MF（More Fragment）。MF=1即表示“后面还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报中的最后一个。

标志字段中间的一位记为DF（Don't Fragment）,意思是不能分片。只有当DF=0时才允许分片。

●片偏移（Fragment Offset）片偏移指出较长的分组在分片后，某片在原分

组的相对位置。也就是说相对用户字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。这就是，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。

●生存期（TTL：Time to Live）字段：占8比特。用来设置数据报最多可以

经过的路由器数。由发送数据的源主机设置，通常为32、64、128等。每经过一个路由器，其值减1，直到0时该数据报被丢弃。

●协议字段：占8比特。指明IP层所封装的上层协议类型，如ICMP（1）、IGMP

（2）、TCP（6）、UDP（17）等。

●头部校验和字段（Header Checksum）：占16比特。内容是根据IP头部计

算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个16比特进行二进制反码求和。（和ICMP、IGMP、TCP、UDP不同，IP不对头部后的数据进行校验）。

●源IP地址(Source Address) 它是数据报的发起者的32比特IP地址。注意

即使中间设备如路由器可能处理该数据报，它们通常不把它们的地址放入该字段，这个地址总是最初发送该数据报的设备的地址

●目标IP地址(Destination Address)字段它是数据报的期望接收方的32

比特IP地址。同样，即使如路由器等设备可能是数据报的中间目标，该字段总是用于定义最终目的地

●可选项字段(Option)：占32比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时

间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是32比特的整数倍，如果不足，必须填充0以达到此长度要求。

●数据（Data）：这是在数据报中要传输的数据。它是一个完整的较高层报文

或报文的一个分片。