IP報文頭詳解

IPv4報頭：

報頭長度：20-60字節bytes 

白色部分爲固定頭部部分（20 bytes），綠色option選項部分爲可選部分。  

固定頭部大小計算： 

4bit + 4bit + 8bit + 16bit +16bit + 3bit + 13bit + 8bit +8bit + 16bit + 32bit(源IP) + 32bit(目IP) = 160bit = 20byte  

因此IP頭必須大於等於20byte，最大爲60byte意味着Option選項部分取值範圍0-40bits

 一、 VER（版本）：用於區分不一樣IP版本。如IPv4、IPv5、IPv6，用4bit表示，IPV4=0100

 二、  HLEN（頭部長度）：由於頭部長度不固定（Option可選部分不固定），因此須要標識該分

組的頭部長度多少，用4bit表示，以4byte爲單位，取值範圍：5-15，即20-40byte（其餘字段也是相似的計算方式，由於bit位是不夠表示該字段的值） 

3、 Service type（Type of Service服務類型：TOS）：用來指定特殊的報文處理方式，又劃分爲IP precedenc和D/T/R和reserve保留字段，RFC2474的ToS取消了IP precedence字段而使用了DSCP，QoS裏有描述，給QoS用來打標籤。TOS字段歷史：

4、 Total Length（總長度）：整個IP分組的長度，可用總長度減去頭部長度得到實際報文數據的長度，取值範圍0-65535byte，鏈路只容許1500byte，因此通常都須要MTU分片 

5、 Identification（ID：標識符）：Fragment ID，一般與標記字段和分片偏移字段一塊兒用於IP報文的分片。

當原始報文大小超過MTU，那麼就必須將原始數據進行分片。每一個被分片的報文大小不得超過MTU，而這個字段還將在同一原始文件被分片的報文上打上相同的標記，一邊接收設備能夠識別出屬於同一個報文的分片，「相似於進程號」，有時候電信會用他來識別流量是不是同一臺主機（由於作了PAT後源ip都是同樣的，雞賊！）

6、 Flags（標記）：

 第1位沒有被使用

 第2位D是不分片位（DF），Do not fragment，顧名思義，不要分片，當DF位設置爲1時，表示路由器不能對報文進行分片處理

 第3位M表示還有後繼分片（MF），More fragment，多分片，當路由器對報分進行分片時，除了最後一個分片的MF位設置爲0外，其餘全部分片的MF位均設置1，以便接收者直到收到MF位爲0的分片爲止

7、 Fragmentation offset（分片偏移）：標識某個分片在分組中的位置. 

數據爲什麼要分片（MTU）：任何一個物理網絡都有一個最大的傳輸單元，物理介質傳輸的能力是有限制的，不可能一次可傳無限的數據幀。 

以太網最大的幀長爲1518， IP報文1500byte + 幀頭18byte = 1518byte

注意：Ethernet以太網跟802.3以太網有所區別，802.3是由IEEE指定的標準，比較複雜用的比較少，網卡通常兩種都支持。

IP數據包的MTU值在各類物理線路環境下對應的MTU取值：(注意：不包含幀頭和尾)

8、 Time to live（TTL：生存時間）：也就是跳數的大小，即數據包能傳多少跳 

如ping命令裏的TTL，根據操做系統的不一樣TTL默認最大取值也會有所不一樣， linxu爲

TTL=255，win98爲TTL=128，win7爲TTL=64這都是由應用程序自由決定的。 

注意：TTL並非一個真正時間值，由於分組的往返所花的時間（包括線路、路由器處理的時間），到底要設置TTL爲多少是很是的困難的，因此用跳數來表示，而實際的往返時間計算保存在ICMP所封裝的數據裏。以下圖的time=2ms纔是真正的往返時間

最後的接收者是不須要檢查該包的TTL值是否爲0，由於沒再轉發的必要。 

注意：該顯示的TTL值是響應方的TTL值（響應方發送的響應包的TTL值，經過中間減跳後的最終顯示在發送者終端上），而不是你本身的TTL值，因此經過ping看TTL值能夠簡單判斷對方是什麼操做系統 

9、 Protocol（協議）：標識出傳輸層的地址或協議號，也就是說表示數據要進行什麼樣的上層服務，應該交給本身上一層的哪一個協議（ICMP/IGMP/OSPF都介於網絡層和傳輸層之間，但通常視做網絡層，由於都須要用IP報頭封裝。因此1 表明交給ICMP，6表明交給TCP 

10、Header checksum（報頭校驗和）：用於校驗檢查IP報頭是差錯。 

    1）只校驗頭部，數據部分由高層協議校驗（TCP頭的校驗字段包含IP頭和數據的校驗，IPSec的NAT-T穿越時有講，鏈路層的幀校驗包含整個幀） 

    2）無需重複校驗數據部分 

    3）縮短了路由器轉發分組時的處理時間，把工做交給終端主機使用高層的協議校驗數據

校驗和計算方法： 

首先把檢驗和字段置爲0。而後，對首部中每一個16 bit（切割成多個16bit組）進行二進制反碼求和（整個首部當作是由一串16 bit的字組成），結果存在檢驗和字段中。當收到一份IP數據報後，一樣對首部中每一個16 bit進行二進制反碼的求和。因爲接收方在計算過程當中包含了發送方存在首部中的檢驗和，所以，若是首部在傳輸過程當中沒有發生任何差錯，那麼接收方計算的結果應該爲全1。若是結果不是全1（即檢驗和錯誤），那麼IP就丟棄收到的數據報。可是不生成差錯報文，由上層去發現丟失的數據報並進行重傳。 報頭：1011011101111011 = 16bit 反碼：0100100010000100 求和：1111111111111111 

11、source ip address：源IP地址，32bit 

12、Destination ip address：目的IP地址，32bit 

13、Option可選字段：Option字段不多使用，用於控制、轉發要求、測試等