IPv4分组结构
IPv4各个字段的含义
- 4位版本号
版本字段值为4，表示IPv4
版本字段值为6，表示IPv6
- 4位头部长度
表示IPv4头部的长度，不包括数据部分。它的单位为4字节，所以可以表示的最大长度为6
0字节。而IPv4数据报前20个字节的字段是必须的，所头部长度的最小值为5，最大值为15。
- 服务类型
8位服务类型包含3位优先权字段（已经被忽略），4位的TOS字段和1位保留字段（保留字
段必须置0）。4位的TOS字段分别表示：最小延时、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用
。其中最多一个能置1.。比如像ssh和Telnet这样的登录程序需要最小延时的服务，而文
件传输程序需要最大吞吐量的服务。
- 16位总长度（字节为单位）
这个字段表示的是整个IPv4数据报的长度（头部和数据之和）。由于有16位字段可以表示
的最大长度为：65535字节，但是受到MTU的限制，则超过MTU部分会被分片传输
- 16位标识
16位标识唯一标识主机发送的每一个数据报。其初始值由系统随机生成；每发送一个数据
报，其值加1。该值在数据报分片传输时，被复制到每个分片中，因此同一数据报的所
有分片都具有相同的标识值。
- 3位的标志字段
第一位保留，第二位（Don’t
FragmentDF）表示不要分片。如果该位被置1，IP模块将不对数据报进行分片，如果数据
报超出了MTU，则会被丢弃并且返回ICMP数据报给发送端。第三位(More Fragment
MF),表示更多分片，除了数据报的最后一个分片外，其他分片都要把它置1。
- 13位偏移
这个偏移是指当前分片的偏移是相对于原始IP数据报的开始处（仅指数据部分）的偏移。
实际的偏移值是该值左移3位（乘8）后得到的值。正是由于这个原因，除了最后一个IP分
片外，其他的每个分片的数据部分的长度都要为8的倍数。
- 8位生存时间
8位的生存值（Time To Live TTL）是数据报到达目的之前允许经过的路由器跳数。TTL值被发送端设置（通常设置为64
）。数据报在转发过程中，每经过一个路由器，该值就减一，但TTL的值减为0时，数据报
就被丢弃，并返回一个ICMP数据报给发送端。
- 8协议字段
这字段用来区分上层所使用的协议，1代表ICMP，6代表TCP，17代表UDP，89代表OSPF
- 头部检验和
16位头部校验和由发送端填充，接收端对其使用CRC算法以检验IP数据报头部（注意：只是检查头部），在传输过程中是否被损坏
- 源IP地址和目的IP地址
这两个字段都是由发送端填充。
- 选项字段
IPv4最后一个选项字段（option）是可变长的可选信息。这部分最多包含40字节，因为IP
头部最长是60字节（其中还包含前面讨论的20字节的固定部分）。可用的IP选项包括：
- 记录路由（record route），告诉数据报途经的所有路由器都将自己的IP地址填入IP
头部的选项部分，这样我们就可以跟踪数据报的传递路径。 - 时间戳（timestamp），告诉每个路由器都将数据报被转发的时间（或时间与IP地址对）填入IP头部的选项部分，这样就可以测量途经路由之间数据报传输的时间。
- 松散源路由选择（loose source routing），指定一个路由器IP地址列表，数据报发送过程中必须经过其中所有的路由器。
- 严格源路由选择（strict source routing），和松散源路由选择类似，不过数据报只能经过被指定的路由器。
总结
本篇博客介绍了IPv4的数据报的布局以及各个字段的含义，这个对我们去了解后续介绍的网络层方面的知识是很有帮助的。