IP报头结构详解

IP报头结构详解


IP报头结构如下图所示

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下面具体分析IP包头中各部分的作用


版本号(Version):长度4比特。标识目前采用的IP协议的版本号。一般的值为0100(IPv4),0110(IPv6)


IP包头长度(Header Length):长度4比特。这个字段的作用是为了描述IP包头的长度,因为在IP包头中有变长的可选部分。该部分占4个bit位,单位为32bit(4个字节),即本区域值= IP头部长度(单位为bit)/(8*4),因此,一个IP包头的长度最长为“1111”,即15*4=60个字节。IP包头最小长度为20字节。


服务类型(Type of Service):长度8比特。8位 按位被如下定义 PPP D T R C 0

PPP:定义包的优先级

   000 普通 (Routine)

   001 优先的 (Priority)

   010 立即的发送 (Immediate)

   011 闪电式的 (Flash)

   100 比闪电还闪电式的 (Flash Override)

   101 CRI/TIC/ECP (不知道虾米意思)

   110 网间控制 (Internetwork Control)

   111 网络控制 (Network Control)


D 时延: 0:普通 1:尽量小

T 吞吐量: 0:普通 1:尽量大

R 可靠性: 0:普通 1:尽量大

M 传输成本: 0:普通 1:尽量小

0 最后一位被保留,恒定为0


IP包总长(Total Length):长度16比特。 以字节为单位计算的IP包的长度 (包括头部和数据),所以IP包最大长度65535字节。


标识符(Identifier)(数据报ID):长度16比特。该字段和Flags和Fragment Offest字段联使用,对大的上层数据包进行分段(fragment)操作。路由器将一个包拆分后,所有拆分开的小包被标记相同的值,以便目的设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。


标记(Flags):长度3比特。该字段第一位不使用。第二位是DF(Don't Fragment)位,DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发,则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF(More Fragments)位,当路由器对一个上层数据包分段,则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。


片偏移(Fragment Offset):长度13比特。表示该IP包在该组分片包中位置,接收端靠此来组装还原IP包。


生存时间(TTL):长度8比特。当IP包进行传送时,先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候,每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0,则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。


协议(Protocol):长度8比特。标识了上层所使用的协议。

以下是比较常用的协议号:

    1    ICMP

    2    IGMP 

    6    TCP

   17   UDP

   88   IGRP 

   89   OSPF


头部校验(Header Checksum):长度16位。用来做IP头部的正确性检测,但不包含数据部分。 因为每个路由器要改

变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。


起源和目标地址(Source and Destination Addresses):这两个地段都是32比特。标识了这个IP包的起源和目标地址。要注意除非使用NAT,否则整个传输的过程中,这两个地址不会改变。


至此,IP包头基本的20字节已介绍完毕,此后部分属于可选项,不是必须的部分。


可选项(Options):这是一个可变长的字段。该字段属于可选项,主要用于测试,由起源设备根据需要改写。可选项目包含以下内容


    松散源路由(Loose source routing):给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送,但是允许在相继的两个IP地址之间跳过多个路由器。


    严格源路由(Strict source routing):给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送,如果下一跳不在IP地址表中则表示发生错误。


    路由记录(Record route):当IP包离开每个路由器的时候记录路由器的出站接口的IP地址。


    时间戳(Timestamps):当IP包离开每个路由器的时候记录时间。


填充(Padding):因为IP包头长度(Header Length)部分的单位为32bit,所以IP包头的长度必须为32bit的整数倍。因此,在可选项后面,IP协议会填充若干个0,以达到32bit的整数倍。


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