IP UDP包頭詳解

各字段功能：

一、版本號（Version）：長度 4 bit 。標識目前採用的 IP 協議的版本號。通常的值爲 0100（IPv4），0110（IPv6）

版本號	版本
0	保留
1~3	未分配
4	Internet 協議版本 4（IPv4）
5	ST 數據報（Datagram）
6	簡單 Internet 協議（SIP）
6	IPv6
7	TP / IX
8	P Internet 協議（PIP）
9	使用更大地址的 TCP 和 UDP（TUBA）
10~14	未分配
15	保留

二、IP 報頭長度（Header Length）：長度 4 bit 。這個字段的做用是爲了描述 IP 報頭的長度，由於在 IP 報頭中有變長的可選部分。該部分佔 4 個 bit，長度單位爲 4 個字節，即本區域值 = IP 頭部長度（單位爲字節）/ 長度單位（4 個字節）。所以，一個 IP 報頭的長度最長爲 「 1111 」，即 15 x 4 個字節 = 60 個字節。IP 報頭最小長度爲 20 字節。

Header Length	Header Length 所表明的實際的 IP 報頭長度
0101	20 字節
0110	24 字節
0111	28 字節
…	…
1101	52 字節
1110	56 字節
1111	60 字節

三、服務類型（Type of Service）：長度 8 bit 。8 位按位被以下定義：PPP DTRC0

**TOS只表示用戶的請求，不具備強制性，實際應用中不多用，路由器一般忽略TOS字段。**

• PPP：（Precedence）前 3 位，定義包的優先級，取值越大數據越重要。優先級主要用於QoS，表示從0（普通級別）到7（網絡控制分組）的優先級。

  - 000 普通（Routine）
  - 001 優先的（Priority）
  - 010 當即的發送（Immediate）
  - 011 閃電式的（Flash）
  - 100 比閃電還閃電式的（Flash Override）
  - 101 CRI / TIC / ECP（找不到這個詞的翻譯）
  - 110 網間控制（Internetwork Control）
  - 111 網絡控制（Network Control）

• DTRCO：後 5 位

  - D （Delay更低的時延）時延：0：普通，1：延遲儘可能小
  - T （Throughput 更高的吞吐量）吞吐量：0：普通，1：流量儘可能大
  - R（Reliability更高的可靠性） 可靠性：0：普通，1：可靠性儘可能大
  - C （Cost 更低費用的路由）傳輸成本：0：普通，1：成本儘可能小
  - 0 最後一位被保留，恆定爲 0

四、IP 包總長度（Total Length）：長度 16 bit 。以字節爲單位計算的 IP 包的長度（包括頭部和數據），因此 IP 包最大長度 65 535 字節。因此，數據包有效載荷的大小 = IP 包總長度（Total Length）- IP 報頭長度（Header Length）。

五、標識符（Identifier）：長度 16 bit 。該字段和 Flags 和 Fragment Offest 字段聯合使用，對較大的上層數據包進行分段（fragment）操做。路由器將一個包拆分後，全部拆分開的小包被標記相同的值，以便目的端設備可以區分哪一個包屬於被拆分開的包的一部分。

六、標記（Flags）：長度 3 bit 。

• 該字段第一位不使用。
• 第二位是 DF（Don’t Fragment）位，DF 位設爲 1 時代表路由器不能對該上層數據包分段。若是一個上層數據包沒法在不分段的狀況下進行轉發，則路由器會丟棄該上層數據包並返回一個錯誤信息。
• 第三位是 MF（More Fragments）位，當路由器對一個上層數據包分段，則路由器會在除了最後一個分段的 IP 包的報頭中將 MF 位設爲 1 。

七、片偏移（Fragment Offset）：長度 13 bit，以 8 個八位組爲單位。表示該 IP 包在該組分片包中位置，接收端靠此來組裝還原 IP 包。

八、生存時間（TTL）：長度 8 bit，設計之初是以秒（s）爲單位的，但實際以跳數爲單位，建議的缺省值爲 64 。當 IP 包進行傳送時，先會對該字段賦予某個特定的值。當 IP 包通過每個沿途的路由器的時候，每一個沿途的路由器會將 IP 包的 TTL 值減小 1 。若是 TTL 減小爲 0，則該 IP 包會被丟棄。這個字段能夠防止因爲路由環路而致使 IP 包在網絡中不停被轉發。

九、協議（Protocol）：長度 8 bit 。標識了上層所使用的協議。如下是比較經常使用的協議號：1 ICMP；2 IGMP；6 TCP；17 UDP；88 IGRP；89 OSPF 。

十、頭部校驗（Header Checksum）：長度 16 bit 。用來作 IP 頭部的正確性檢測，但不包含數據部分。 由於每一個路由器要改變 TTL 的值，因此路由器會爲每一個經過的數據包從新計算這個值。

十一、起源和目標地址（Source and Destination Addresses）：這兩個地址都是 32 bit 。標識了這個 IP 包的起源和目標地址。要注意除非使用 NAT，不然整個傳輸的過程當中，這兩個地址不會改變。

十二、可選項（Options）：這是一個可變長的字段。該字段屬於可選項，主要用於測試，由起源設備根據須要改寫。可選項目包含如下內容：

• 鬆散源路由（Loose source routing）：給出一連串路由器接口的 IP 地址。IP 包必須沿着這些 IP 地址傳送，可是容許在相繼的兩個 IP 地址之間跳過多個路由器。
• 嚴格源路由（Strict source routing）：給出一連串路由器接口的 IP 地址。IP 包必須沿着這些 IP 地址傳送，若是下一跳不在 IP 地址表中則表示發生錯誤。
• 路由記錄（Record route）：當 IP 包離開每一個路由器的時候記錄路由器的出站接口的 IP 地址。
• 時間戳（Timestamps）：當 IP 包離開每一個路由器的時候記錄時間。
• 填充（Padding）：由於 IP 報頭長度（Header Length）部分的單位爲 32 bit，因此 IP 報頭的長度必須爲 32 bit 的整數倍。所以，在可選項後面，IP 協議會填充若干個 0，以達到 32 bit 的整數倍。

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字段	長度	含義
版本	4比特	IP協議的版本號，分爲IPv4和IPv6協議。
首部長度	4比特	IPv4的首部長度。
區分服務	8比特	用來得到更好的服務。只有在使用區分服務時，這個字段才起做用。
總長度	16比特	指首部和數據之和的長度。
標識	16比特	IPv4軟件在存儲器中維持一個計數器，每產生一個數據報，計數器就加1，並將此值賦給標識字段。
標誌	3比特	目前只有兩位有意義。最低位爲1表示後面「還有分片」的數據報，爲0表示這已是最後一個數據片；中間一位爲1表示「不能分片」，爲0才容許分片。
片位移	13比特	指出較長的分組在分片後，該片在原分組中的相對位置。
生存時間TTL（Time To Live）	8比特	表示數據報在網絡中的壽命，功能是「跳數限制」。
協議	8比特	指出此數據報攜帶的數據是使用何種協議。
首部檢驗和	16比特	數據報每通過一個設備，設備都要從新計算一下首部檢驗和，若首部未發生變化，則此結果必爲0，因而就保留這個數據報。這個字段只檢驗數據報的首部，但不包括數據部分。
源地址	32比特	報文發送方的IPv4地址。
目的地址	32比特	報文接收方的IPv4地址。
選項字段	0～40字節（長度可變）	用來支持排錯、測量以及安全等措施。在必要的時候插入值爲0的填充字節。
數據部分	可變	用來填充報文。

UDP