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IP协议

上一节介绍了网络分层以及物理层和数据链路层，这一节将继续围绕网络分层，了解数据链路层的上一层网络层，详细介绍一下网络层最主要的IP协议，分析IP协议的首部格式。

IP协议首部

如下图，IP协议首部由以下几个部分组成

需要注意的是每一个部分基本都是4的倍数大小，比较特殊的是标志以及片偏移的大小，它们分别是3字节和13字节。接下来将分别讲一下首部中每一个部分的作用。

首部第一行

版本

4位，如果是0100则是IPv4，如果是0110则是IPv6

首部长度

4位，首部长度需要乘以4才是最终的长度。

比如0101是5，那么首部长度则是20，这是首部的最小值，因为固定字段的长度就是20个字节。

显而易见的1111为最大值，也就是60个字节，那么我们就可以得出可选字段最长为40字节。

区分服务

8位，用于提高网络的服务质量（QoS）

总长度

16位，首部加数据的长度，最大值为65535个字节。

前面讲到数据链路层是说过，一个帧的最长长度MTU为1500个字节，因此对于较长的IP数据包要进行分片（fragments）。那么要怎么判断这是同一个IP包下的数据呢？

下一行的字段就是帮助我们去进行分片的，并且每一片都有自己的IP首部。

首部第二行（分片相关）

标识

16位，数据包的ID，当数据包要进行分片时，同一个数据包的标识都是一样的。会有一个计数器去管理数据包的ID，每当发一个数据包，ID就加一。

标志

3位，每一个字节都代表一个状态。

第一位(Reserved Bit）：保留

第二位（Don't Fragment）：1表示不允许分片，0表示允许分片

第三位（More Fragment）：1代表不是最后一片，0代表是最后一片。如果没有这个标志，只是有后面的偏移量的话，就不知道这个数据到底结束了没有。

片偏移

13位，片偏移乘以8就是就是字节偏移，也就是说每一片的长度都是8的整数倍。

首部第三行

生存时间（TTL）

8位，每个路由器在转发后TTL减一，一旦发现TTL减为0，则立即返回错误报告。在ping后可以看返回的TTL是多少就能判断经过了多少路由器。一般的Linux服务器TTL为64。

协议

8位，表述封装的数据是使用了什么协议，常见的几种协议

协议	ICMP	IP	TCP	UDP	IPv6
值	1	4	6	17	41

首部校验和

16位，用于检查首部是否正确。

剩下的源IP和目标地址IP就是我们需要去传输的主机标识。

总结

本节将IP地址的首部每一个字段都进行了分析，下一节将进入传输层的学习，也就是我们耳熟能详的TCP协议和UDP协议。运输层是非常重要的一层，会分成几节去进行介绍。

感谢观看！