IP协议详细解读

IP协议

IP数据包包含报头和数据两个部分，这里讲的就是报头部分包含的信息。报头最大可以是60个字节（下面会讲为什么），其中固定部分长度为20字节。

IP协议报头

为了方便结构化记忆，可以将报头每四个字节作为一部分，固定报头则有20/4 = 5块。

1. 1-4字节：
   • 0-3（4bits）: version 版本号 IP版本号，4表示IPv4, 6表示IPv6。
   • 4-7（4bits）: IHL ip报头长度，4bits因此最大为15，所以能表示的报头最长为15*4 = 60字节。
   • 8-15位（8位）: Type of Service 服务类型， 3位优先权，4位TOS子字段，最后1位必须为0。
   • 16-31（16位）: Total Length IP包整体长度
2. 5-8字节 ：
   • 0-15 (16位)：Identification 标识号，唯一确定主机发送的每一份数据报。当数据报长度大于MTU（最大传输单元）时，要将数据包分割，分割后的标识号不变。
   • 16-18(3位)： Flags 标志，用来表明当前ip报文的分割类型，依次为R DF MF。R保留位；DF为1不分片，DF为0分片；MF为0最后一片，MF为1还有下一片。
   • 19-31(13位)：Fragments Offset 片位移，本分片相对于原始数据报文首位的偏移，只有DF为0时有效。
3. 9-12字节：
   • 0-7 (8位)：TTL(Time-to-Live) 生存时长，表示可以经过路由的次数，每到下一级路由，该值减1。当该值为0时，丢弃数据包。
   • 8-15 (8位)：Protocol 协议号，表示使用的协议号，常用TCP: 6; UDP: 17; ICMP: 1。其他可参考List of IP protocol numbers
   • 16-31 (16位)：Header Checksum 首部校验和
4. 13-16字节：32位 源IP地址
5. 17-20字节：32位 目的IP地址

具体例子

• 0-3bits 4 -> ipv4

• 4-7bits 5 -> 5*4 = 20 报头长度为20字节

• 8-15bits 00 -> 3位优先权：0；4位TOS 0

• 16-31bits 02f5 -> 报文总长度：757字节

• 32-47bits a403 -> 标识号

• 48-50bits 010(2进制) -> 保留位0，DF: 1 不分片，MF: 0 没有下一片

• 50-63bits 000 -> 片偏移量0

• 64-71bits 40 -> 可经过路由数TTL 4*16 = 64

• 72-79bits 06 -> 协议号: TCP

• 80-95bits 0000 -> checksum

• 64-95bits c0a81fa4 -> 192.168.31.164

• 96-127bits 652526f9 -> 101.37.28.249