IP报文结构

• 4位版本号(version): 指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4.

• 4位头部长度(header length): 类似于TCP4位首部长度，通常填的是0101（十进制5）

• 16位总长度(total length): IP数据报整体占多少个字节.这用于报文和有效载荷的分离，向上交付，解决粘包问题。

• 8位协议: 表示上层协议的类型。这用于决定向上交付的时候自己的有效载荷应该交付给谁（TCP/UDP），这是由上层协议填的，自然也就传送给对等的协议。

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分片

• 以下部分有关IP报文分片

首先，IP分片不是大多数情况，只有在某些条件下会进行分片。

• 那为什么会分片呢？

数据链路层一次可以往网络里发送的数据大小是有限制的：

MTU = 1500byte

如果报文太大的话，就要解决如何传输的问题。

这里就会用到IP分片，并且分片后的每个IP报文都需要带有相同的报头（相当于寄大件快递时，可能会拆分成几个快递，都需要添加相同的目的地址）

• 分片成功了，还需要考虑组装的问题

对于传输层来说，它只需要做出决策就行了，不会管下层的网络层如何做到。

所以分片和组装都是在网络层IP解决的。每个层次有每个层次不同的任务，这个部分就是网络层负责。

而组装的过程，就是根据13位片偏移进行升序排序即可。

• 分片的风险

由于分成了多个包，那么丢包的概率自然也会上升。如果丢了其中一个包，整个组装的包都会丢掉，由传输层进行重传。

所以并不建议分片，会增加丢包风险，这也是为什么前面说分片不是大部分情况。

• 既然分片有风险，如果不想分片，是由谁决定？

很明显这是由传输层说了算，因为发多少、怎么发都是由传输层决定的，既然一次IP报文最大是一个MTU，那传输层一次不传超过MTU的数据，不就可以降低分片的概率了吗？

总的来说，传输层和网络层的分工就很明显了：决策VS执行。

介绍完分片，以下的字段就很好理解了：

• 16位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个id都是相同的。所以这个字段的功能是把标识相同的报文聚在一起。

• 13位分片偏移(framegament offset): 标识本报文的有效载荷，在原始报文有效载荷中的偏移量。所以这个字段的功能是把所有标识一样的报文组合在一起。
  这个字段还可以甄别是否丢包的情况，因为如果没有丢包，本报文的偏移量加上上一个报文偏移量肯定是下一个报文的偏移量，如果不符合肯定就是丢包了。但是也会怕最后一个报文丢包，因为无法得知偏移量是否匹配。但是不是有16位报文长度吗？按照这个长度不就可以得知总长度是否符合吗？这是错的，因为这个16位总长度代表的仅仅是本报文的长度，和整个组装后的报文长度是不一样的。但是，接下来的3位标志字段可以解决这个问题。

• 3位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文，十分强硬。 第三位表示"更多报文", 如果置1了，代表后面还有更多分片，反之则没有。所以可以用来解决上述的 “最后一个报文是否收到” 的问题。
  有了最后一个标志位，即可表示所有分片报文是否收全。

• 接收数据的一方，如何得知收到的报文是分片的一方还是独立的一方？

可以根据13位片偏移得知：如果为0，就是未分片；如果不为0，就是分片。

那如果分片了，并且是第一个分片呢？偏移量不也为0？

可以根据3位标志：如果符合第一个分片，那后续必定会有其他分片，所以该字段的最后一位必定为1。

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• 32位源地址和32位目标地址: 表示发送端和接收端.
• 8位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是64. 每次经过一个路由, TTL-= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环
• 16位头部校验和: 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏.