【太阁干货】IPV4报文结构

IP协议有版本之分，分别是IPv4和IPv6。目前，Internet上的IP报文主要都是IPv4报文，但是逐步在向IPv6过渡。若无特别声明，本章所提及的IP均指IPv4。

IPv4（Internet Protocol Version 4）协议族是TCP/IP协议族中最为核心的协议族。它工作在TCP/IP协议栈的网络层，该层与OSI参考模型的网络层相对应。

IPv6（Internet Protocol Version 6）是网络层协议的第二代标准协议，也被为IPng（IP Next Generation）。它是Internet工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）设计的一套规范，是IPv4（Internet Protocol Version 4）的升级版本。

 

 

 

应用数据需要经过TCP/IP每一层处理之后才能通过网络传输到目的端，每一层上都使用该层的协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）彼此交换信息。不同层的PDU中包含有不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。

 

 

如上层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment（数据段）；数据段被传递给网络层，网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet（数据包）；数据包被传递到数据链路层，封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame（数据帧）；最后，帧被转换为比特，通过网络介质传输。

 

这种协议栈逐层向下传递数据，并添加报头和报尾的过程称为封装。

 

我们主要讨论数据在网络层的封装，如果封装为IP协议，则被称为IP Packet（IP数据包）。

 

 

IP Packet（IP数据包），其包头主要内容如下：

Version：4 bit，4：表示为IPv4；6：表示为IPv6。

Header Length：4 bit，首部长度，如果不带Option字段，则为20，最长为60。

Type of Service：8 bit，服务类型。只有在有QoS差分服务要求时，这个字段才起作用。 

Total Length：16 bit，总长度，整个IP数据包的长度。 

Identification：16 bit，标识，分片重组时会用到该字段。 

Flags：3 bit，标志位。

Fragment Offset：12 bit，片偏移，分片重组时会用到该字段。

Time to Live：8 bit，生存时间。

Protocol：8 bit，协议：下一层协议。指出此数据包携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个进程处理。

常见值：

1: ICMP, Internet Control Message；

2: IGMP, Internet Group Management；

6: TCP , Transmission Control Protocol；

17: UDP, User Datagram Protocol。

Header Checksum：16 bit，首部检验和。

Source IP Address：32 bit，源IP地址。 

Destination IP Address：32 bit，目的IP地址。 

Options：可变，选项字段。 

Padding：可变，填充字段，全填0。 

 

 

Identification：16 bit，发送主机赋予的标识，分片重组时会用到该字段。

Flags：3 bit，标志位。

保留段位：0，保留。

不分段位：1，表示“不能分片”；0，表示“能分片”。

更多段位：1，表示“后面还有分片”；0，表示“最后一个数据片”。

Fragment Offset：12 bit，片偏移，分片重组时会用到该字段。指出较长的分组在分片后，该片在原分组中的相对位置，与更多段位组合，帮助接收方组合分段的报文。