IP 数据报格式详解

本文将图文并茂的为您讲述 IP 报文的各个字段的含义。

格式总览

✅ 一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。

首部

• ⌛ 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。

• ⏳ 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

IP 数据报首部的固定部分中的各字段

• ? 版本——占 4 位，指 IP 协议的版本。目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)。

• ? 首部长度——占 4 位，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)，因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。

• ? 区分服务——占 8 位，用来获得更好的服务。在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直未被使用过。

• ? 总长度——占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。

• ? 标识(identification) ——占 16 位，它是一个计数器，用来产生 IP 数据报的标识。

• ? 标志(flag) ——占 3 位，目前只有前两位有意义。
  • ✅ 标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF = 1 表示后面“还有分片”。MF = 0 表示最后一个分片。
  • ✅ 标志字段中间的一位是 DF (Don’t Fragment) 。只有当 DF = 0 时才允许分片。

• ? 片偏移—— 占13 位，指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。

IP 数据报的分片很重要，面试常考，务必记住。

❔ 给出一数据报的总长度为 3820 字节，其数据部分的长度为 3800 字节（使用固定首部），需要分片为长度不超过 1420 字节的数据报片。

• 1️⃣ 因固定首部长度为 20 字节，因此每个数据报片的数据部分长度不能超过 1400 字节。
• 2️⃣ 于是分为 3 个数据报片，其数据部分的长度分别为 1400、1400 和 1000 字节。
• 3️⃣ 原始数据报首部被复制为各数据报片的首部，但必须修改有关字段的值（如标志字段）。

• ? 生存时间——占8 位，记为 TTL (Time To Live)，指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。

• ? 协议——占8 位，指出此数据报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那个处理过程。

IP 协议支持多种协议，IP 数据报可以封装多种协议 PDU。

• ? 首部检验和——占16 位，只检验数据报的首部，不检验数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。

IP 数据报首部检验和的计算采用 16 位二进制反码求和算法

• ? 源地址和目的地址都各占 4 字节

IP 数据报首部的可变部分

IP 首部的可变部分就是一个选项字段，用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。选项字段的长度可变，从 1 个字节到 40 个字节不等，取决于所选择的项目。