IP数据报

IP数据报组成

IP数据报（IP Datagram）是网络中传输数据的基本单位。

IP数据报头部

版本（Version）

4bit

告诉我们使用的是哪种IP协议。IPv4版本是“4”，IPv6版本是“6”。

头部长度（IHL，Internet Header Length）

4bit

表示IP数据报头部的长度，单位是32位（4字节）

比如：头部长度为“5”，表示头部有5个32位（5 * 4字节）。

服务类型（TOS，Type of Service）

8bit

总长度（Total Length）

16bit

整个IP数据报的长度，包括头部和数据部分，单位是字节。

比如：如果总长度是“1500字节”，那么数据包的大小就是1500字节。

标识符（Identification）

每个数据报都有一个唯一的ID，用于当数据报被分段（IP数据报大于MTU）时，帮助接收端正确地把这些分段重新组合成完整的数据包。
标识符（Identification）字段 是一个 16 位的数字

比如：如果一个数据报被分成了多个小分段，它们会使用相同的标识符来标记属于同一个数据报。

标志（Flags）

用来指示数据包是否被分段，以及是否还有后续的分段。常见的标志有“更多分段”（More Fragment）标志。

比如：如果有“更多分段”标志，表示这不是数据包的最后一部分。

IP标志字段一共有3位（bit）：但实际上只用到了中间两位，如下：

名称	位置	含义	通俗解释
第0位	保留位	一般是0	没啥用，先放着
第1位	DF（Don't Fragment）	不许分段	如果设置了这个为1，路由器不能对数据包切片
第2位	MF（More Fragments）	后面还有分段	如果这个为1，说明还有“下一段”数据

分段偏移（Fragment Offset）

网络中，IP数据报有最大大小限制（MTU），当数据太大，就要被“切片”——也就是分段传输。
每一段都需要带一个“偏移量”，告诉接收方：我是哪一段，拼到原始数据的哪里去。

假设原始数据有 4000字节，但网络限制每个IP数据包最多只能传 1500字节。

IP协议就会把它分成三段：

段号	数据大小	分段偏移（单位是8字节）	实际字节范围
第1段	1480字节	0	第0到1479字节
第2段	1480字节	185（=1480/8）	第1480到2959字节
第3段	1040字节	370（=2960/8）	第2960到3999字节

注意：分段偏移是按8字节为单位的，不是直接表示字节位置。每个分片的数据部分（不是总长度）必须是 8 字节的整数倍（8 的倍数），除了最后一个分片可以不是。

生存时间（TTL，Time to Live）

TTL 是一个数字，表示最多可以经过多少个路由器。限制数据包在网络中的生命时间
。每经过一个路由器，TTL值就减少1。当TTL值为0时，数据包会被丢弃（丢弃它的路由器会发送一个 ICMP 错误报文），防止在网络中无限循环。

协议（Protocol）

标识数据部分使用的上层协议。例如，如果是TCP协议，它会标识为6；如果是UDP协议，它会标识为17。

头部校验和（Header Checksum）

用来检查IP头部是否发生了错误。如果计算的校验和与接收到的校验和不匹配，说明数据包头部有错误。

比如：它可以帮助网络设备确保头部数据没有损坏。

源IP地址（Source IP Address）

表示数据包的发送者IP地址。

比如：如果源IP是“192.168.1.1”，说明这个数据包是从IP为“192.168.1.1”的设备发出的。

目标IP地址（Destination IP Address）

表示数据包的接收者IP地址。

比如：如果目标IP是“10.0.0.2”，说明数据包的目的地是IP为“10.0.0.2”的设备。

选项（Options）（可选）

有时可以在头部加上一些特殊的选项，如安全设置、时间戳等。这部分通常不是很常用。

比如：某些网络可能要求对数据包进行时间戳记录。

填充（Padding）

如果头部需要调整为32位的倍数，填充字段会添加额外的零，确保头部的总长度是4的倍数。

IP数据部分

IP数据报分片问题

字段	含义
Identification	所有分片有相同值，接收端靠它来识别“属于同一个原始数据包”
Fragment Offset	分片在原始数据中的起始位置，单位是 8 字节
MF（More Fragments）	如果还有后续分片，就设为 1；最后一片设为 0
Total Length	每个分片自身的总长度（= IP头 + 数据部分）

规则	说明
除最后一片外，每个分片数据部分长度必须是 8 的整数倍	因为偏移量单位是 8 字节
所有分片都必须带 IP 头	每个都是一个合法 IP 数据报
接收端根据：源地址 + 标识符 + 偏移量来重组数据
最后一片的 MF = 0，表示结束