IPv4头部-编程知识

IPv4头部

互联网协议（IP）的核心部分，用于在互联网上传输数据包。IPv4头部包含多个字段，这些字段对于正确地路由和传递数据至目的地至关重要。IPv4头部通常是20字节长，但可以因选项字段的存在而更长。以下是IPv4头部各个字段的详细说明：

版本（Version） - 占用4位，这个字段指定IP协议的版本。对于IPv4，这个字段的值是4。

头部长度（IHL, Internet Header Length） - 占用4位，表示IP头部的长度，单位是32位字（4字节）。由于头部可能包含可变的选项字段，这个长度是必需的。最小值是5（即20字节），如果有选项，长度会更长。

服务类型（Type of Service，TOS） - 现在通常称为区分服务（Differentiated Services，DS）。最初用于指示服务质量，但现在主要用于区分服务代码点（DSCP）和显式拥塞通知（ECN）。占用8位。

总长度（Total Length） - 占用16位，指IP头部和数据总的字节长度。这个字段的最大值是65535字节。

标识（Identification） - 占用16位，用于唯一标识主机发送的所有数据报。在分段和重组过程中使用。

标志（Flags） - 占用3位，其中只有2位被使用。第一位是保留位（必须为0），第二位（DF, Don’t Fragment）用于控制是否允许分段，第三位（MF, More Fragments）指示是否还有更多分段。

片偏移（Fragment Offset） - 占用13位，用于标示数据包分片在原始数据包中的相对位置，使得接收方能正确地重组原始数据包。

生存时间（TTL, Time to Live） - 占用8位，表示该数据包在网络中可以通过的最大路由器数。每当一个路由器转发一个数据包时，它会将TTL减1。当TTL减至0时，路由器不再转发该数据包，并向数据包的源地址发送ICMP时间超时消息（Time Exceeded）通知源地址数据包已经被丢弃。

协议（Protocol） - 占用8位，用于指示封装在IP包中的数据使用何种协议，例如TCP是6，UDP是17。

头部校验和（Header Checksum） - 占用16位，用于检测数据在传输过程中的任何错误。这个校验和只覆盖头部，而不是整个数据包。

源IP地址（Source Address） - 占用32位，标示发送方的IP地址。

目的IP地址（Destination Address） - 占用32位，标示接收方的IP地址。

选项（Options） - 这是一个可选字段，长度可变。包含用于网络测试、路由选择等的附加信息。由于选项字段的加入，头部长度可能会超过20字节。

填充（Padding） - 用于确保IP头部长度是32位字的整数倍。仅在选项字段导致头部长度不是4字节倍数时使用。

IPv4头部结构和其中的字段设计，使得IP数据包能在复杂的网络环境中有效地被处理和转发。