網路層（九）IP資料報的格式
IP資料報概貌
完整的IP資料報由 首部 和 資料 兩部分組成。首部 第一部分20位元組 ，是所有IP資料報必須具有的；首部 第二部分是可選欄位 ，其長度是可變的。其各欄位如下圖所示：
首部固定部分各欄位含義
固定部分第一行
- 版本： 佔4位，指 IP的協議版本 。通訊雙方使用的IP協議的版本必須一致，目前廣泛使用的IP協議的版本號為4（即IPv4），欄位內填充為0100
- 首部長度： 佔4位， 表示首部欄位長度 。其 單位為4位元組，通常情況下預設值為0101 （十進位制5），代表首部固定長度20位元組。最大為1111（十進位制15），即60位元組。當IP分組首部長度不是4位元組整數倍，需利用最後欄位填充
- 區分服務： 佔8位， 用來獲得更好的服務 。利用DS（Differentiated Services）欄位的不同數值，提供不同等級的服務。 一般情況下不使用
- 總長度： 佔16位， 指首部和資料之和的長度 。單位為位元組，總長度欄位為16位，因此資料報的最大長度為216 - 1 = 65535位元組。實際上傳送這樣長的資料報在現實中是很少的
我們知道，在IP層下面的每一種資料鏈路層協議都規定了一個 資料幀的資料欄位的最大長度 ，這稱為最大傳送單元MTU(Maximun Transfer Unit)。當一個IP資料報封裝成鏈路層的幀時，此 資料報的總長度 （即首部加上資料部分），如果 大於資料鏈路層規定的MTU值 ，就必須把過長的資料報進行那個分片處理。
IP協議規定，在因特網上的主機和路由器，必須能夠接收長度不超過576位元組的資料報。這是假定上層交下來的資料長度有512位元組（合理長度），加上最長的IP首部60位元組（15 * 4），再加上4位元組的富裕量
固定部分第二行
- 標識： 佔16位。IP軟體在儲存器中維持一個計數器，每產生一個數據報，計數器就加1，並將此值賦給標識欄位。當資料報由於長度超過網路的MTU值而必須分片時，這個標識欄位的值就被複制進所有資料報片的標識欄位中， 相同的標識欄位的值，使分片後各資料報片最後能正確地重灌為原來的資料片
- 標誌： 佔3位，最低位記 為MF（More Fragment） 。 MF = 1 表示後面還有分片資料報， MF = 0 表示這是若干資料報分片中的最後一個。標誌欄位中間一位記為DF（Don’t Fragment）,意思是不能分片，只有 DF = 0才允許分片 。標誌最高位，目前沒使用
- 片偏移： 佔13位，片偏移指出： 較長的分組在分片後，某片在原分組中的相對位置。 也就是說，相對於使用者資料欄位的七點，該片從何處開始。片偏移 以8個位元組為偏移單位
固定部分第三行
- 生存時間： 佔8位，其縮寫為TTL（Time to live）， 表明資料報在網路中的壽命 。由發出資料報原點設定這個欄位，其 目的是防止無法交付的資料報無限制在因特網中兜圈子 。路由器在轉發資料報之前將TTL數值減1，若TTL數值減為0，則丟棄這個資料報
- 協議： 佔8位，協議欄位指出此 資料報攜帶的資料是使用何種協議 ，以便使目的主機的IP層知道將資料部分上交給哪個程序處理。常用的一些協議和相應的協議欄位值如下：
- 首部校驗和： 佔16位，這個欄位只檢驗資料報的首部，不包含資料部分。這是因為每經過一個路由器，路由器都重新計算一下首部檢驗和（生存時間、標誌、片偏移等可能發生變化）
舉一個簡單的例子，假如在傳送端檢驗和為11010011 11001100，其取反碼寫入檢驗和欄位的值為00101100 00110011，若在傳輸過程沒有差錯，則接收端（除檢驗和）依舊為11010011 11001100，與校驗和相加為11111111 11111111， 取反碼為00000000 00000000。需要注意的是在傳送端，反碼算數運算求和，初始化檢驗和欄位為全0，接收端檢驗和欄位參與運算，判定資料在傳輸過程中是否出現差錯
固定部分第四五行
- 源地址： 佔32位，是源主機IP地址
- 目的地址： 佔32位，是目的主機IP地址
首部可變部分
IP首部的可選部分就是一個選項欄位，用來支援排錯、測量以及安全等措施。這些選項連線起來，中間不需要有分割符，最後使用全0的填充欄位補齊成為4位元組的整數倍。
增加首部的可變部分是為了 增加IP資料報的功能 ，但這同時也使得IP資料報的首部長度成為可變的。 增加了每一個路由器處理資料報的開銷 ，實際上這些選項 很少使用 。很多路由器都不考慮IP首部的選項欄位，因此新的IP版本 IPv6就把IP資料報的首部長度做成固定的