格来云究极风暴觉醒:IP数据报首部校验和算法

普通的IP首部长20个字节，除非含有选项字段。
第一帧：4位版本
4位首部长度
8位服务类型（TOS）
16位总长度（字节数）
第二帧：16位标识
3位标志
13位片偏移
第三帧：8位生存时间（TTL）
8位协议
16位首部校验和
第四帧：32位源IP地址
第五帧：32位目的IP地址
第六帧：选项（如果有）
第七帧：数据
1．4位版本：IP所用版本，有IPv4, IPv6

2．4位首部长度：指的是占32bit字的数目，包含任何选项。由于它是一个4bit字段，因此首部最长为60个字节。

3．服务类型（TOS）包括一个3bit的优先权子字段（忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位但须置0。4bit的TOS分别代表：最小延时、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中一位，如4位均为0，则意味着是一般服务。

4．总长度字段指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长为16bit，所以IP数据报最长可达65535（超级通道的MTU为65535。它的意思其实不是一个真正的MTU，它使用了最长的IP数据报）。当数据报被分片时，该字段的值也随着变化。

尽管可以传一个长达65535字节的IP数据报，但是大多数的链路层都会对它进行分片，而且主机也要求不能接收超过576字节的数据报。由于TCP把用户数据分成若干片，因此一般来说这个限制不会影响TCP。UDP的应用（如RIP，TFTP，BOOTP，DNS，及SNMP），它们都限制用户数据报长度为512字节，小于576字节从而避免IP数据报分片。

但是现在大多数的实现（支持网络文件系统（NFS）的实现）允许超过8192字节（8K）的IP数据报。

总长度字段是IP首部中必要的内容，因为一些数据链路（如以太网）需要填充一些数据以达到最小长度。尽管以太网最小帧长为46字节，但是IP数据可能会更短。如果没有总长度字段，那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据报的内容。

5．标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会增1。

6．TTL(time-to-live)生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设定（通常为32或64）一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减1。当该字段值为0时，数据报就被丢弃，并发过ICMP报文通知源主机。

7．首部校验和字段是根据IP首部计算检验和码。它不对后面的数据进行计算。ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均包含有同时覆盖首部和数据检验和码。为了计算一份数据报IP校验和，首先把校验字段置为0。然后对首部中每个16bit进行二进制反码求和，结果存放检验的字段中。当收到一份数据报后，同样对首部中的每个16bit进行二进制反码求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的校验和，因此如果在传输过程中没发生任何差错，那么接收方计算的校验和结果应全为1。如果不全为1（即校验和错误），那么IP就丢弃收到的数据报。但不生成差错报文，由上层去发现丢失的数据报并进行重传。

ICMP，IGMP，TCP和UDP都采用相同校验和算法，尽管TCP和UDP除了本身的首部和数据外，在IP首部中还包含不同的字段。

由于路由器经常只修改TTL字段（减1），因此当路由器转发一份报文时可以增加它的校验和，而不需要对IP整个首部进行重新计算。

8．每一份IP数据报都包含源IP地址和目的IP地址。

9、选项：是数据报中一个可变长的信息。目前这些选项定义如下：

。安全和处理限制（用于军事领域）

。记录路径（让每个路由器都记录下它的IP地址）

。时间戳 （让每个路由器都记录下它的IP地址和时间）

。宽松的源站选路 (为数据报指定一系列必须经过的IP地址)

。严格的源站选路（与宽松源站选路类似，但是要求只能经过这些指定的地址，不能经

过其它地址）。

这些选项很少被使用，并非所有的主机和路由都支持这些选项。

选项字段一直都是以32bit作为界限，在必要时必须插入值为0的填充字节。这样就保证IP首部始终是32bit的整数倍速(这是首部长度字段所要求的