IP包头结构详解

1,IP包头结构如下图所示


2,下面具体分析IP包头中各部分的作用。

版本号（Version）：长度4比特。标识目前采用的IP协议的版本号。一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）

IP包头长度（Header Length）：长度4比特。这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值= IP头部长度（单位为bit）/(8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。IP包头最小长度为20字节。

服务类型（Type of Service）：长度8比特。8位 按位被如下定义 PPP D T R C 0
PPP：定义包的优先级
   000 普通 (Routine)
   001 优先的 (Priority)
   010 立即的发送 (Immediate)
   011 闪电式的 (Flash)
   100 比闪电还闪电式的 (Flash Override)
   101 CRI/TIC/ECP (不知道虾米意思)
   110 网间控制 (Internetwork Control)
   111 网络控制 (Network Control)

D 时延: 0:普通 1:尽量小
T 吞吐量: 0:普通 1:尽量大
R 可靠性: 0:普通 1:尽量大
M 传输成本: 0:普通 1:尽量小
0 最后一位被保留，恒定为0

IP包总长（Total Length）：长度16比特。 以字节为单位计算的IP包的长度 (包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。

标识符（Identifier）（数据报ID）:长度16比特。该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用，对大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。

标记（Flags）：长度3比特。该字段第一位不使用。第二位是DF（Don't Fragment）位，DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。

片偏移（Fragment Offset）：长度13比特。表示该IP包在该组分片包中位置，接收端靠此来组装还原IP包。

生存时间（TTL）：长度8比特。当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。

协议（Protocol）：长度8比特。标识了上层所使用的协议。
以下是比较常用的协议号：
    1    ICMP
    2    IGMP
    6    TCP
   17   UDP
   88   IGRP
   89   OSPF

头部校验（Header Checksum）：长度16位。用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改
变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。

起源和目标地址（Source and Destination Addresses）：这两个地段都是32比特。标识了这个IP包的起源和目标地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。

至此，IP包头基本的20字节已介绍完毕，此后部分属于可选项，不是必须的部分。

填充（Padding）：因为IP包头长度（Header Length）部分的单位为32bit，所以IP包头的长度必须为32bit的整数倍。因此，在可选项后面，IP协议会填充若干个0，以达到32bit的整数倍。

3,c结构体定义:

//IP头部，总长度20字节
typedef struct _ip_hdr
{
    #if LITTLE_ENDIAN
    unsigned char ihl:4;   //首部长度
    unsigned char version:4, //版本
    #else
    unsigned char version:4, //版本
    unsigned char ihl:4;   //首部长度
    #endif
    unsigned char tos;   //服务类型
    unsigned short tot_len; //总长度
    unsigned short id;    //标志
    unsigned short frag_off; //分片偏移
    unsigned char ttl;   //生存时间
    unsigned char protocol; //协议
    unsigned short chk_sum; //检验和
    struct in_addr srcaddr; //源IP地址
    struct in_addr dstaddr; //目的IP地址
}ip_hdr;