IP数据报格式

版本字段为4位，包含该数据报的IP协议的版本信息，当前的IP协议版本是4，通常称为IPv4。下一个版本是6，称为IPv6。

首部长度为4位，用于表示IP数据报首部的长度，每个单位为32位（4个八位组）。可见IP首部的长度必须是32位的整数倍。

服务类型为8位，有时也称为TOS（Type Of Service），字段的格式为如下图所示：

前3位为优先级，用于表示数据报的重要程度，优先级取值从0（普通优先级）到7（网络控制高优先级）。

D、T和R位表示本数据报希望的传输类型。值为1时，D表示低时延（Delay）需求，T表示高吞吐量（Throughput）要求，R代表高可靠性（Reliability）要求。这些位的设置会作为路由算法选择路由的一个参考。但是我们也会发现，这些设置可能存在相互的矛盾，比如用户将D、T、R均置1，而候选的两条路线中，一条吞吐量高，但是不可靠，另一条吞吐量低，但是可靠。

于是IETF在20世纪90年代中期重新定义了服务类型8位的含义，适应区分服务DS（Differentiated Service）。如下图所示：

前6位组成码点（Code Point），称为DSCP，码点的前3位和后3位分别定义。当后3位为全0时，前3位对应8种主要服务类，其中数字越高的服务类获得的服务越优待。显然这种方式保持了与TOS方式的兼容性。

同时，码点值被分为3组，通过不同的特征位进行标识。其中1组码点为XXXXX0，由IETF分配；2组码点位XXXX11，用于本地使用或用于实验性目的；3组码点位XXXX01，用于目前的本地应用或实验性目的。其中X代表0或1。

总之，服务类型规范作为路由算法的一个提示，帮助它根据本地策略和对路径上可用的硬件技术的知识，选择不同的路径。但是互联网不保证提供某种特定类型的服务。

总长度　总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。但是，这并不意味着数据报通常都是按最大长度来组织。这里还需要考虑一个限制条件，这就是最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。MTU根据数据链路层帧的最大长度限制以及可能的网络中其他因素限制。例如，目前最广泛应用的以太网中，MTU通常按照以太网帧的最大长度设置，即1518字节。这样，在构造IP数据报时，其总长度应该不超过1518字节。

标识　占16位。IP层维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报在传输过程中由于网络传输限制需要分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。具有相同标识值的数据报分片最后在目的站重装成初始的数据报。可见，标识是保证数据报分片后进行正确重装的重要参照。

标志和片偏移字段在后面的2.4.3数据报分片部分介绍。

寿命TTL（Time to Live），也称生存时间，设置了该数据报在互联网中允许存在的时间，以秒为单位。当数据报经过主机或路由器时，它们将对数据报进行处理，根据时间的消逝，递减TTL的值。一旦TTL递减至0，路由器就丢弃该数据报，并向源主机发送一个出错信息。

由于计算数据报延迟的秒处理复杂，而且不准确。因此现在的路由器实际是按经过路由器的数量来计算，这种计算方法也称为跳数（hop）。

协议类型用来指定数据报的数据区中包含报文所采用的高层协议。

首部校验和用来保证首部数据的完整性。其计算方法是把首部看作一个16位的整数序列，对每个整数分别进行二进制反码相加，再对计算的结果求反码。计算时，首部校验和取值为0。IP数据报没有对数据区计算校验和，其目的是减少路由器处理的开销。数据区的完整性通过高层协议来校验。

源IP地址和目的IP地址分别是发送主机的IP地址和接收主机的IP地址。数据报可能经过许多中间路由器，但是这两个字段始终不变。

填充字段取决于IP选项的长度，其目的是保证数据报首部为32位的整数倍。填充时，填充内容为全0。