IP包头结构

2021-10-19

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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 DTRC0

PPP:定义包的优先级,取值越大数据越重要

  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(找不到这个词的翻译)

  110 网间控制 (Internetwork Control)

  111 网络控制 (Network Control)

D 时延: 0:普通 1:延迟尽量小

T 吞吐量: 0:普通 1:流量尽量大

R 可靠性: 0:普通 1:可靠性尽量大

M 传输成本: 0:普通 1:成本尽量小

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):

长度16比特。该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用,对较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,以便目的端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:

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。