【Linux网络编程】IP协议格式，解包步骤

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解析步骤

1.版本字段（大小：4比特位）

2.首部长度（大小：4比特位）（单位：4字节）

🍜细节解释：

3.服务类型（大小：8比特位）

位TOS字段

4.数据报长度：总长度（大小：16比特）（单位：字节）

5.     16位标识（大小：16比特）

6.      3位标记（大小：3比特）

第1位

第2位（不分片标志位）（DF：don’t fragment）

第3位（更多分片标志位）（MF：more fragments）

7.   13位片偏移（大小：13比特）（单位：8字节）

8.   8位生存时间（TTL）

9.   8位协议

10.   16位首部校验和

11.   32位源IP，32位目的IP

12.数据区域

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解析步骤

对于IP，每次先去看前二十个字节。也就是说这二十字节里面的东西是固定的，每个IP报头都是如此，不会改变。

前二十个字节就包含除了选项部分（如果存在）和数据区域。选项部分的大小，数据区域的大小是可以改变的。

然后选项的有无，数据区域的大小根据首部长度，数据报长度（总大小，单位字节）推算出来。

也就是下面的推算关系。

选项	首部长度
数据区域大小	数据报长度减去手部长度

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1.版本字段（大小：4比特位）

IP的版本现在有IPv4还有IPv6。

所以这四位要么是4（二进制为：0100），要么是6（二进制为：0110）。

所以每个IP地址前面要么填0100（表示IPv4），要么填0110（表示IPv6）。

题外话：

虽然IPv6比IPv4要好，但是目前主要还是IPv4。

IPv6在我国发展的比较好，IPv4的主导是外国的，IPv4和操作系统有关，操作系统也是外国主导的。所以IPv4不可能迅速变更到IPv6。

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2.首部长度（大小：4比特位）（单位：4字节）

首部长度主要是去看选项的，看有没有选项，如果有选项，选项的大小又是多少？

首部长度------》选项有无，选项大小

🍜细节解释：

首部长度是占四个比特位的，表示的范围是0~15。但是最起码报头都有20字节，那么这是怎么表示的呢？

原来首部长度的的单位是4字节。

所以现在能表示的范围就是0~15*4=60字节。所以最大就能表示60字节了。

60字节，减去固定的20字节，那么选项的最大就是占40字节。（二进制首部长度：1111）

最起码要20字节。（二进制首部长度：0101）

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3.服务类型（大小：8比特位）

前3位是优先级字段，已经废用。

然后就是4位TOS字段+最后一位保留字段。最后的保留字段被设置为0.

位TOS字段

🍛第1位：最小延迟。

🍛第2位：最大吞吐量。

🍛第3位：最高可靠性。

🍛第4位：最低成本。

上面的最小延迟，最高可靠性，最低成本基本都能理解。那就解释一下最大吞吐量。

最大吞吐量是描述网络状态的。单位时间内传输的数据量。单位是比特/s，字节/s，或者每秒数据包数。

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4.数据报长度：总长度（大小：16比特）（单位：字节）

这里的单位是字节，在报头长度那里的单位是4字节。

最大能表示65,535字节（16位无符号整数的最大值）。

然后减去报头的最大值（60字节），所以数据区域的最大值就是（65475字节）。

这个被设计就是来看数据区域有多大。因为会有很多个IP，有粘包问题。为了让每个IP都能被正确解包，就要看数据区域有多大。

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5.     16位标识（大小：16比特）

IP协议允许数据报进行分片。

在数据链路层，IP可能会被分片。去适应链路的最大传输单位（MTU）。

然后在对方网络层的时候，要能合并，就要进行区分哪些时一起的，然后进行拼接。

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6.      3位标记（大小：3比特）

第1位

目前还没有被使用，被设置为0。

第2位（不分片标志位）（DF：don’t fragment）

如果是1，就表示数据报不能进行分片。如果数据报超过了链路的最大传输单位（MTU），这时候就会给发送方反馈数据报过大的信息。

如果是0，就表示数据报能被分片。

第3位（更多分片标志位）（MF：more fragments）

如果是1，表示后面还有很多的分片。

如果是0，表示是这个数据报的最后一个分片。

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7.   13位片偏移（大小：13比特）（单位：8字节）

当IP数据报进行分片以后，在对方IP进行合并的时候，就要知道这是该数据报的哪一个部分。应该拼接在哪里，从哪里开始拼接。

用偏移量也能达到这个目的。

13位偏移量的单位是8字节。所有每个都是8的整数倍。

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8.   8位生存时间（TTL）

实现是一个计数器，当计数器值为0，就丢弃这个IP数据报。并向发送方回馈超时信息。

每次经过一个路由器，它的值就会减1。

这个设计避免了网络环回的问题。因为如果网络换回，数据报一直在路由器之间跳来跳去，一直没有结束，也到不了目标主机。就会影响网络。

WIndows系统一般设置为128.

Linux系统Unix一般设置为64.

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9.   8位协议

它的作用就是来区分上层用的什么协议，TCP还是UDP还是ICMP。

TCP为6，UDP是17，ICMP（1）。

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10.   16位首部校验和

这个是看IP数据报头在传输的过程中是否发送错误。

它是采用反码求和的方式。如果对方把接受的报头反码求和，看是不是等于这个数，如果对得上，就基本是对的。

它的具体计算方式是：

每个16位比特为一组，然后反码求和。

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11.   32位源IP，32位目的IP

用来表示发生方的IP，和接受方的IP。

标识发送方和接收方。

这个也不难理解。有了源IP，目的IP，就能进行路径选择。

• A类（0.0.0.0到127.255.255.255）：用于大型网络。

• B类（128.0.0.0到191.255.255.255）：用于中型网络。

• C类（192.0.0.0到223.255.255.255）：用于小型网络。

• D类（224.0.0.0到239.255.255.255）：用于多播。

• E类（240.0.0.0到255.255.255.255）：保留用于未来使用

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12.数据区域

用来携带上层的数据。