​浅谈IP数据报字段含义_1

概念

网络之间互连的协议（IP）是Internet Protocol的外语缩写，[1]  中文缩写为“网协”。

IP 是建立TCP /IP 网络的基本协议, 因为它向其他运行在网际层中或网际层之上的协议提供了数据传送服务。TCP /IP 网络中的IP 就如同邮政服务中的“ 标准信封”, 在这个基本的、有效的传送机制中, 任何种类的数据都能插入到该“ 标准信封”中, 如图1 所示。

图1 IP 数据报传送上传来的数据

因为IP 需要用于传送大量不同类型的数据, 所以在设计中, IP 只向上层提供所需的最小服务, 而把诸如分组确认、流量控制之类的实现留给了TCP 之类的上层协议。形象地说,IP 是个廉价的初级邮件服务, 在此基础上如果需要提供特殊的保障, 可以再在IP 头中增加附加选项, 就像寄一个挂号邮件或其他特殊邮件一样。

为了更好地了解IP协议功能，有必要先了解下IP数据报的数据结构。

IP报数据字段格式

数据报格式各个字段所定义的功能如下:

( 1 ) 版本

长度4 位, 用来指明所使用的IP 的版本号。IP 当前使用的版本号为4, 因此换成二进

制就是0100 。

( 2 ) IHL

长度4 位, IHL 字段指定IP 报头的长度( 以32 位为单位) , 这是由于“ 任选项+ 填充”字段是可变的, 因此IP 报头的总长度是可变的。但因为IHL 字段只有4 位, 意味着IP 报头的较大长度只能是15 个32 位长的字( 即60 个字节) 。其中报头中固定长度的部分有20 个字节。所以“ 任选项+ 填充”字段较大长度只能是40 个字节。注意IHL 与总体长度的区别。

( 3 ) 服务类型TOS

长度8 位, 服务类型通知IP 协议如何处理IP 报。其中3 位表示优先级( 现已被忽略) ,4 位表示服务类型TOS ( Type Of Service) , 1 位未用但必须置0。4 位的服务类型TOS 分别代表: 最小时延、较大吞吐量、最高可靠性和最小费用参数。4 位中只能置其中1 位为1, 一旦某位被设置为1, 则意味着要求数据报的传输应满足相应的要求。如果所有4 位均为0,则意味着是一般服务。表8-1 给出了对于不同应用建议的TOS 值。

( 4 ) 总体长度

长度16 位, 指定了IP 数据报的总长( 以字节为单位) , 包括报头和有效负载。总长度字段是指整个IP 数据报的长度, 以字节为单位。利用报头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16 位, 所以IP 数据报最长可达65535 字节。当数据报被分片时, 该字段的值也随着变化。尽管可以传送一个长达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。在后面的章节中将遇到大量使用UDP 的应用( RIP,DNS 以及SNMP) , 它们都限制用户数据报长度为512 字节, 小于576 字节。但是, 事实上现在大多数的实现( 特别是那些支持网络文件系统, NFS 的实现) 允许超过8192 字节的IP 数据报。

表1 TOS 字段推荐值

总长度字段是IP 报头中必要的内容, 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。尽管以太网的最小帧长为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。

至此，我们解读到总体长度字段，后续字段解读，见软文，浅谈IP数据报字段含义_2内容。