Linux下IP數據包的描述結構體
所在頭檔案為/usr/src/linux/include/linux/ip.h，結構如下：
struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD) //小端模式下
__u8 ihl:4,//首部長度(4位)
version:4;//ip協定版本IPv4
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD) //大端模式下
__u8 version:4,
ihl:4;
#else
#error "Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif
__u8 tos;//服務類型欄位(8位)
__be16 -tot_len;//16位IP數據報總長度
__be16 -id;//16位標識欄位（唯一表示主機傳送的每一分數據報）
__be16 -frag_off;//(3位分段標誌+13位分段偏移數)
__u8 ttl;//8位數據報生存時間
__u8 protocol;//協定欄位（8位）
__be16 check;//16位首部校驗
__be32 saddr; //源IP位址
__be32 daddr; //目的IP位址
};
31 0
|----|----|------|--|-------------------|----------
|ver |ihl | -tos | -| tot_len |
|----|----|------|--|-------------------|
| id | frag_off -|
|---------|---------|-------------------|
| ttl |protocol | check | 20 Bytes
|---------|---------|-------------------|
| saddr |
|---------------------------------------|
| daddr |
|---------------------------------------|----------
| |
-| options | 40 Bytes
| |
|---------------------------------------|
IPv4 (Internel協定)頭部
iphdr->version
版本(4位)，目前的協定版本號是4,因此IP有時也稱作IPv4。
iphdr->ihl
首部長度(4位): 首部長度指的是IP層頭部占32 bit字的數目(也就是IP層頭部包含多少個4位元組 -- 32位),包括任何選項。由於它是一個4比特欄位,因此首部最長為60個位元組。普通IP數據報(沒有任何選擇項)欄位的值是5 <==> 5 * 32 / 8 = 5 * 4 = 20 Bytes
iphdr->tos
服務類型欄位(8位): 服務類型(TOS)欄位包括一個3 bit的優先權子欄位(現在已被忽略)，4 bit的TOS子欄位和1 bit未用位但必須置0。4 bit的TOS子欄位分別代表:最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最
小費用。4 bit中只能設定其中1 bit。如果所有4 bit均為0,那么就意味著是一般服務。
iphdr->tot_len
總長度欄位(16位)是指整個IP數據報的長度,以位元組為單位。利用首部長度欄位和總長度欄位,就可以知道 IP數據報中數據內容的起始位置和長度。由於該欄位長16比特,所以IP數據報最長可達65535位元組
總長度欄位是IP首部中必要的內容,因為一些數據鏈路(如乙太網)需要填充一些數據以達到最小長度。儘管乙太網的最小幀長為46位元組,但是IP數據可能會更短。如果沒有總長度欄位,那么IP層就不知道46位元組中有多少是IP數據報的內容。
iphdr->id
標識欄位(16位)唯一地標識主機傳送的每一份數據報。通常每傳送一份報文它的值就會加1。
iphdr->frag_off (16位)
frag_off域的低13位 -- 分段偏移(Fragment offset)域指明了該分段在當前數據報中的什麼位置上。除了一個數據報的最後一個分段以外，其他所有的 分段(分片)必須是8位元組的倍數。這是8位元組是基本分段單位。由於該域有13個位，所以，每個數據報最多有8192個分段。因此，最大的數據報長度為65,536位元組，比iphdr->tot_len域還要大1。
iphdr->frag_off的高3位
(1) 比特0是保留的，必須為0；
(2) 比特1是“不分片”(DF -- Don't Fragment)標誌,如果將這一比特置1，IP將不對數據報進行分片,這時如果有需要進行分片的數據報到來，會丟棄此數據報並傳送一個ICMP差錯報文給起始端。
(3) 比特2是“更多分片”(MF -- More Fragment)標誌。除了最後一片外，其他每個組成數據報的片都要把該比特置1。
|---|-------------|
|DM0| offset |
|---|-------------|
15 1312 0
iphdr->ttl
TTL(time-to-live) -- 8位，生存時間欄位設定了數據報可以經過的最多路由器數。它指定了數據報的生存時間。TTL的初始值由源主機設定(通常為32或64),一旦經過一個處理它的路由器,它的值就減去1。當該欄位的值為0時,數據報就被丟棄,並傳送ICMP報文通知源主機。
TTL(Time to live)域是一個用於限制分組生存期的計數器。這裡的計數時間單位為秒，因此最大的生存期為255秒。在每一跳上該計數器必須被遞減，而且，當數據報在一台路由器上排隊時間較長時，該計數器必須被多倍遞減。在實踐中，它只是跳計數器，當它遞減到0的時候，分組被丟棄，路由器給源主機傳送一個警告分組。此項特性可以避免數據報長時間地逗留在網路中，有時候當路由表被破壞之後，這種事情是有可能發生的。
iphdr->protocol
協定欄位(8位): 根據它可以識別是哪個協定向IP傳送數據。
當網路層組裝完成一個完整的數據報之後，它需要知道該如何對它進行處理。協定(Protocol)域指明了該將它交給哪個傳輸進程。TCP是一種可能，但是UDP或者其他的協定也是可能的。
iphdr->check
首部檢驗和欄位(16位)是根據IP首部計算的檢驗和碼。它不對首部後面的數據進行計算。 ICMP、IGMP、UDP和TCP在它們各自的首部中均含有同時覆蓋首部和數據檢驗和碼。
為了計算一份數據報的IP檢驗和,首先把檢驗和欄位置為0。然後,對首部中每個16 bit進行二進制反碼求和(整個首部看成是由一串16 bit的字組成),結果存在檢驗和欄位中。當收到一份IP數據報後,同樣對首部中每個16 bit進行二進制反碼的求和。由於接收方在計算過程中包含了傳送方存在首部中的檢驗和,因此,如果首部在傳輸過程中沒有發生任何差錯,那么接收方計算的結果應該為全1。如果結果不是全1(即檢驗和錯誤),那么IP就丟棄收到的數據報。但是不生成差錯報文,由上層去發現丟失的數據報並進行重傳。
iphdr->saddr
32位源IP位址
iphdr->daddr
32位目的IP位址
網路位元組序
4個位元組的32 bit值以下面的次序傳輸:首先是0~7bit,其次8~15bit,然後16~23bit,最後是24~31 bit。這種傳輸次序稱作big endian位元組序。由於TCP/IP首部中所有的二進制整數在網路中傳輸時都要求以這種次序,因此它又稱作網路位元組序。
