前言

上一章介绍了网络层——IP地址 如何查询你电脑的IP地址？一文带你搞懂IP地址，本章介绍下IP协议报文头的格式。

我们前面介绍了主机在传输数据之前要进行封装，在网络层封装的就是是IP报文头，下面我们就一起看看IP报文头究竟包含哪些信息，这些信息又有什么作用呢？

正文

1 IP报文格式
如下图所示即为IP报文头

那么IP报文头的长度为多大呢？

答：IP报文头部长度为20到60字节。其中固定部分为20字节，可变部分为0到40字节

IP报文头包含哪些信息呢？

版本字段：用于区分不同IP版本。如IPv4、IPv5、IPv6，用4bit表示，IPV4=0100。

首部长度：因为头部长度不固定（Option可选部分不固定），所以需要标识该分组的头部长度多少，用4bit表示，以4byte为单位，取值范围：5-15，即20-40byte（其他字段也是类似的计算方式，因为bit位是不够表示该字段的值）
DS字段：早期用来表示业务类型，现在用于支持QoS中的差别服务模型，实现网络流量优化。

源和目的IP地址：是分配给主机的逻辑地址，用于在网络层标识报文的发送方和接收方。根据源和目的IP地址可以判断目的端是否与发送端位于同一网段，如果二者不在同一网段，则需要采用路由机制进行跨网段转发。

分片和重组

为什么会出现分片？

将报文分割成多个片段的过程叫做分片。

网络中转发的IP报文的长度可以不同，但如果报文长度超过了数据链路所支持的最大长度，则报文需要分割成若干个较小的片段才能够在链路上传输。

任何一个物理网络都有一个最大的传输单元，物理介质传输的能力是有限制的，不可能一次可传无限的数据帧。

以太网最大的帧长为1518， IP报文1500byte + 帧头18byte = 1518byte

接收方接收到分片后如何重组？

接收端根据分片报文中的标识符（Identification），标志（Flags)，及片偏移（Fragment Offset）字段对分片报文进行重组。

标识符：用于识别属于同一个数据包的分片，以区别于同一主机或其他主机发送的其它数据包分片，保证分片被正确的重新组合。

标志字段：用于判断是否已经收到最后一个分片。

第1位没有被使用。

第2位D是不分片位（DF），Do not fragment，顾名思义，不要分片，当DF位设置为1时，表示路由器不能对报文进行分片处理。

第3位M表示还有后继分片（MF），More fragment，多分片，当路由器对报分进行分片时，除了最后一个分片的MF位设置为0外，其他所有分片的MF位均设置1，以便接收者直到收到MF位为0的分片为止。

片偏移字段：标识某个分片在分组中的位置.。第一个分片的片偏移为0，第二个分片的片偏移表示紧跟第一个分片后的第一个比特的位置。比如，如果首片报文包含1259比特，那么第二片报文的片偏移字段值就应该为1260。

解决网络拥塞——TTL

数据包在网络中传输为什么会出现拥塞？

报文在网段间转发时，如果网络设备上的路由规划不合理，就可能会出现环路，导致报文在网络中无限循环，无法到达目的端。环路发生后，所有发往这个目的地的报文都会被循环转发，随着这种报文逐渐增多，网络将会发生拥塞。

TTL——解决环路导致拥塞

为避免环路导致的网络拥塞，IP报文头中包含一个生存时间TTL（Time To Live）字段。报文每经过一台三层设备，TTL值减1。初始TTL值由源端设备设置。当报文中的TTL降为0时，报文会被丢弃。同时，丢弃报文的设备会根据报文头中的源IP地址向源端发送ICMP错误消息。

协议字段

目的端的网络层在接收并处理报文以后，需要决定下一步对报文该做如何处理。IP报文头中的协议字段标识了将会继续处理报文的协议。

与以太帧头中的Type字段类似，协议字段也是一个十六进制数。该字段可以标识网络层协议，如ICMP（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）。

IP报文头中的协议字段也标识上层协议，如TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议，对应值0x06）、UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议，对应值0x11）。

2 IP报文头的作用：
IP报文头部信息用于指导网络设备对报文进行路由和分片。

• 报文头中的信息（源和目的IP地址）可以用来指导网络设备如何将报文从源设备发送到目的设备。

同一个网段内的数据转发通过链路层即可实现（后续会讲如何通过二层实现同网段的数据通信），而跨网段的数据转发需要使用网络设备的路由功能。（后续会讲数据包如何通过路由转发的）

• 分片是指数据包超过一定长度时，需要被划分成不同的片段使其能够在网络中传输。

3 wireshark抓包看下IP报文头

前面我们讲了如何在ENSP模拟器上通过wireshark抓包，网络工程师必备技能｜如何在华为ENSP模拟器上通过wireshark抓包，本章节就不再累赘，下面直接看下下图的IP报文头的格式。

从图中的IP报文头中我们可以得到哪些信息呢？

1、IP协议版本为4，报文头为20个字节，即使固定的20个字节，报文的总长度为56个字节（包括20个字节IP报文头，8个字节的UDP报文头，28个字节的数据）

2、标识符值为33865，唯一标识该数据包；标志字段值为010，表示该报文为不分片；片偏移字段为0，表示是第一个报文

3、TTL值为128，表示该报文还可以在网络中传输128跳，当报文中的TTL降为0时，报文会被丢弃。

4、协议字段为UDP，表示接收端收到该报文后，会上送给传输层UDP协议处理；

5、校验和字段为correct，表示该报文无差错

6、source为192.168.1.2 和destination为192.168.1.3 ，表示数据包从源IP地址192.168.1.2发送给目的IP地址192.168.1.3。

总结

本章主要介绍了IP的报文头格式，IP报文头是网络层封装的内容，IP报文头部主要用于指导网络设备对报文进行路由和分片，大家有疑问可以后台留言交流呀！