IPv4 header 分析

IPv4 数据报的 header 格式如下：

下面解释一下每个字段的含义：
Version
IP 协议的版本号，4个bit。目前只支持版本4和版本6。由于 IPv4 的 header 格式和 IPv6 的不一样，所以 Version 字段放在 header 的最前面，根据这个值就能知道怎么解释后面的字段。

Header Length (IHL)
IP header 的长度，包括 IP Options的长度，但不包括所负载的数据长度。这个字段占4个bit，每一个bit表示4个字节（units of 32bits），这个字段最大值是0xFFFF (15)，所以 IPv4 Header 最长占60个字节，去掉IP Header中固定的20个字节的长度，剩下可有40个字节的长度留给 IP Options。

Type of Service (TOS)
服务类型，占8个bit。这个字段标明这个数据报属于何种类型的应用，需要网络层上的路由器怎么处理。它关系到优先级和拥塞控制等，比如是要尽量低延迟的还是高吞吐型的。这个字段又分几个子字段，而且其间的组合和含义又被 IETF 改变过。

Total Length
整个IP数据报的长度，以字节为单位，包括 IP Header的长度和所负载的数据的长度，占16个bit。那一般情况下实际的所负载的数据的长度就是这个字段的值减去4倍的HeaderLength的值。当IP数据报的总长度小于链路层所规定的最小长度时，链路层协议就会自动填充数据报的长度（但不会改变TotalLength这个字段），所以通过这个字段，上层协议就可以知道这个IP数据报中实际有效的数据量了。IP数据报所负载的数据长度最小为0，最大为64K字节。

Identification, DF (Don't Fragment), MF (More Fragments), Fragment Offset
这几个字段都是在 IP 分片中会用到。

Time To Live (TTL)
IP数据报在网络上存活的时间，其实是数据报在网络上路由器间转发的次数。每个路由器在接受到一个数据报时都会把它的TTL值减1，当TTL值为0时就会被路由器丢弃，并会向IP数据报中 source IP 发送一个 ICMP 的错误信息。TTL占8个bit，最大跳数为255。

Protocol
传输层协议字段，这个字段表明这个IP数据报是使用 L4 中哪一种协议的，常见的值有 IPPROTO_ICMP = 1，IPPROTO_TCP = 6, IPPROTO_UDP = 17 等。

Header Checksum
IP数据报头的校验码，不包含其所负载的数据的校验，那是 L4 的事。

Source Address, Destination Address
IP数据报的发送和接受IP地址

Options
IP数据报选项字段，长度介于0到40字节之间。