IP首部（IPv4）

IP首部最小是20个字节，最大是60个字节。

第一个4字节

1. 版本号（Version），4位；用于标识IP协议版本，IPv4是0100，IPv6是0110，也就是二进制的4和6。
2. 首部长度（Internet Header Length），4位；用于标识首部的长度，单位为4字节（32位），所以首部长度最大值为：(2^4 - 1) * 4 = 60字节，但一般只推荐使用20字节的固定长度。
3. 服务类型（Type Of Service），8位；用于标识IP包的优先级，但现在并未使用。
4. 总长度（Total Length），16位；标识IP数据报的总长度，最大为：2^16 -1 = 65535字节。

第二个4字节主要与分片相关

1. 标识（Identification），16位；用于标识IP数据报，如果因为数据链路层帧数据段长度限制（也就是MTU，支持的最大传输单元），IP数据报需要进行分片发送，则每个分片的IP数据报标识都是一致的。
2. 标志（Flag），3位，但目前只有2位有意义；最低位为MF，MF=1代表后面还有分片的数据报，MF=0代表当前数据报已是最后的数据报。次低位为DF，DF=1代表不能分片，DF=0代表可以分片。
3. 片偏移（Fragment Offset），13位；代表某个分片在原始数据中的相对位置。

第三个4字节

1. 生存时间（TTL），8位；以前代表IP数据报最大的生存时间，现在标识IP数据报可以经过的路由器数。
2. 协议（Protocol），8位；代表上层传输层协议的类型，1代表ICMP，2代表IGMP，6代表TCP，17代表UDP。
3. 校验和（Header Checksum），16位；用于验证数据完整性，计算方法为，首先将校验和位置零，然后将每16位二进制反码求和即为校验和，最后写入校验和位置。

第四个4字节

• 源IP地址

第五个4字节

• 目的IP地址

选项

IPv4最后一个选项字段是可变长的可选信息。这部分最多包含40个字节，因此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：

1. 记录路由，告诉数据报途径的所有路由器都将自己的IP地址填入IP头部的选项部分，这样就可以跟踪数据报的传递路径。
2. 时间戳，告诉每个路由器都将数据报被转发的时间填入IP头部的选项部分，这样就可以测量途径路由之间数据报传输时间。
3. 松散源路由选择，指定一个路由器IP地址列表，数据报发送过程必须经过其中所有的路由器。
4. 严格源路由选择，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。

IP分片

IP分片的概念

IP分片是网络上传输IP报文的一种技术手段。IP协议在传输数据包时，将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。这一过程称为分片（fragmentation）。

IP分片的原因

每一种物理网络都会规定链路层数据帧的最大长度，称为链路层MTU。IP协议在传输数据报时，若IP数据报长度大于MTU，则将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。比如说，在以太网环境中可传输最大IP数据报大小（MTU）为1500字节。如果要传输的数据帧大小超过1500字节，即数据长度大于1472(1500-20-8=1472，普通数据报)字节，则需要分片之后进行传输。

IP分片的具体实现

IP数据报进行分片之后，当它到达目的站时，由目的端的IP层来进行组装。IP分片和完整IP报文差不多拥有相同的IP头。ID域对于每个分片都是一致的，具有同一个ID的IP分片将会重新组装。13位片偏移则记录了某IP片相对整个包的位置。中间的3位标志则标志着该分片后面是否还有新的分片，这三个标志就组成了IP分片的所有信息，接受方就可以利用这些信息对IP数据进行重新组织。