IP首部

1. 引言

IP是TCP/IP協議族中最爲核心的協議。全部的TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據報格式傳輸，可是IP提供不可靠、無鏈接的數據報傳送服務。
不可靠的意思是它不能保證IP數據報嫩成功地到達目的地。IP僅提供最好的傳輸服務。若是發生某種錯誤時，如某個路由器暫時用完了緩衝區，IP有一個簡單的錯誤處理算法：丟棄該數據報，而後發送ICMP消息報給信源端。任何要求的可靠性必須由上層來提供（如TCP）。
無鏈接的意思是IP並不維護任何關於後續數據報的狀態信息。每一個數據報的處理是相互獨立的。這也說明，IP數據報能夠不按發送順序接收。若是一信源向相同的信宿發送兩個連續的數據報（先是A，而後是B），每一個數據報都是獨立地進行路由選擇，可能選擇不一樣的路線，所以B可能在A達到以前先到達。

2. IP首部

IP數據報的格式以下，普通IP首部長爲20個字節，除非含有選項字段：

 

上圖中，最高位在左邊，記爲0bit；最低位在右邊，記爲31bit。
4個字節的32bit值如下面的次序傳輸：首先0~7bit，其次8~15bit，而後16~23bit，最後是24~31bit。這種傳輸次序稱做big endian字節序。
因爲TCP/IP首部中全部的二進制整數在網絡中傳輸時都要求以這種次序，所以它又稱爲忘了字節序。以其餘形式存儲二進制整數的機器，如little endian格式，則必須在傳輸數據以前把首部轉換成網絡字節序。
（1）4位版本：目前的協議版本號是4.
（2）4位首部長度：首部佔32bit字的數目，包括任何選項，因爲它是一個4比特字段，所以首部最長爲60個字節。
（3）8位服務類型(TOS)：包括一個3bit的優先權子字段，4bit的TOS子字段，1bit未用位但必須置0。4bit的TOS分別表明：最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用，4bit中同時只能置其中1bit爲1,。若是全部4bit均爲0，那就意味着是通常服務。
（4）16位總長度：指整個IP數據報的長度，以字節爲單位。利用首部長度字段和總長度字段，就能夠知道IP數據報中數據內容的起始位置和長度。因爲該字段長16比特，因此IP數據包最長可達65535字節，當數據報被分片時，該字段的值也隨着變化。
（5）16位標識：惟一標識主機發送的每一份數據報，一般每發送一份報文它的值就會加1。
（6）3位標誌
（7）13位片偏移
（8）8位生存時間：TTL設置了數據報能夠通過的最多路由器數，它指定了數據報的生存時間。TTL的初始值由源主機設置（一般爲32或64），一旦通過一個處理它的路由器，它的值就減去1.當該字段的值爲0時，數據報就被丟棄，併發送ICMP報文通知源主機。
（9）8位協議：識別是哪一個協議向IP傳送數據。
（10）16位首部檢驗和：根據IP首部的計算的檢驗和碼。不對首部後面的數據進行計算，ICMP、IGMP、UDP和TCP在它們各自的首部中均含有同時覆蓋首部和數據檢驗和碼。若是檢驗和錯誤，IP就丟棄收到的數據報，但不生成差錯報文，由上層去發現丟棄的數據報並進行重傳。
（11）32位源IP地址
（12）32位目的IP地址
（13）選項：可變長的可選信息，選項字段都是以32bit做爲界限，在必要的時候插入值位0的填充字節。這樣就保證IP首部始終是32bit的整數倍（這是首部長度字段所要求的）。
（14）數據