计算机网络（4.7）网络层- IP数据报的格式

一个IP数据报由首部和数据两部分组成。

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 数据报由首部和数据两部分组成

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。

可选字段，其长度是可变的

1、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。 1998年这个字段改名为区分服务。 只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用。 在一般的情况下都不使用这个字段。
• 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。

【例4-1】IP 数据报分片

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。

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。

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。

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。

• 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（寿命）。
• 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。

2、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。多个选项拼接，中间无需分隔符，且要用全0的填充字段补齐为4字节的整数倍。

增加首部的可变部分是为了增加 IP 数据报的功能， 但这同时也使得 IP 数据报的首部长度成为可变的。 这就增加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。