IPv4和IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式一、 IPv4數(shù)據(jù)報(bào)格式1）數(shù)據(jù)報(bào)可以分為報(bào)頭區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)來自上一層。 說明：首部和報(bào)頭和頭等字眼是同一意思。2）版本：指明IP協(xié)議是哪個(gè)版本， IPv4為0100。3）報(bào)頭長度：也叫首部長度，指明報(bào)頭區(qū)的長度。最小值為20個(gè)字節(jié)，最大值為60字節(jié)。說明：a.當(dāng)沒有選項(xiàng)和填充字段時(shí)，32位（每行的長度）*5（5行固有的）=160位=20字節(jié)，這個(gè)時(shí)候4個(gè)比特位的值為0101，為什么呢？因?yàn)檫@里規(guī)定以4個(gè)字節(jié)為單位，如果把0101用換算成十進(jìn)制，0101=5，5*4=20字節(jié)。如果4個(gè)比特位為1111，把1111換算成十進(jìn)制則等于15，則它表示15*4=60個(gè)字節(jié)。（簡單記成換算成十進(jìn)制后乘以4才等于它報(bào)頭區(qū)的字節(jié)數(shù)）b.當(dāng)IP分組的首部長度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，必須利用最后的填充字段加以填充。4）服務(wù)類型：轉(zhuǎn)發(fā)過程中對(duì)該數(shù)據(jù)報(bào)的處理方式。5）總長度：等于報(bào)頭區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)的長度相加。 說明：a.最大長度為65535個(gè)字節(jié)（當(dāng)8個(gè)bit都等于1時(shí)），216-1=65535個(gè)字節(jié)。b. IP數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度的確是65535字節(jié)。但是實(shí)踐中最大長度很少用，因?yàn)榇蠖辔锢砭W(wǎng)絡(luò)都有長度限制，例如，數(shù)據(jù)鏈路層有自己的幀格式，其中包括了數(shù)據(jù)字段的最大長度，即最大數(shù)據(jù)傳輸單元MTU，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)封裝成鏈路層的幀時(shí)，此數(shù)據(jù)報(bào)的總長度一定不能超過下面的數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值，以太網(wǎng)把載荷長度限制在1500字節(jié)。6）標(biāo)識(shí)：IP軟件在存儲(chǔ)器中維持一個(gè)計(jì)數(shù)器，每產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，計(jì)數(shù)器就加1，并將此值賦給標(biāo)識(shí)字段。但這個(gè)“標(biāo)識(shí)”并不是序號(hào)，因?yàn)镮P是無連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)報(bào)不存在按序接收的問題。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)由于長度超過網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時(shí)，這個(gè)標(biāo)識(shí)字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)字段中。相同的標(biāo)識(shí)字段的值使分片后的各數(shù)據(jù)報(bào)片最后能正確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報(bào)。附加：IP數(shù)據(jù)報(bào)在各個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中需要重新封裝：與路由器連接的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的MTU可能不同：當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)超過網(wǎng)絡(luò)的MTU進(jìn)行分片后，路由器可以為每個(gè)分片獨(dú)立選路：7）標(biāo)志：占三位，但目前只有兩位有意義。標(biāo)志字段中間位記為DF（Dont fragment），當(dāng)DF=1時(shí)表示不允許分片，當(dāng)DF=0時(shí)表示允許。標(biāo)志中最低位（即最右）記為MF（more fragment），當(dāng)MF=1時(shí)，表示后面“還有分片”，當(dāng)MF=0時(shí)表示沒有。說明：|R|DF|MF|，R保留未用。8）片偏移：指的是該片偏移原始數(shù)據(jù)報(bào)開始處的位置，偏移的字節(jié)數(shù)是該值乘以8。說明：當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)被分片后，每個(gè)片的總長度值要改為該片的長度值9）生存周期：其目的是防止無法交付的數(shù)據(jù)報(bào)無限制地在因特網(wǎng)中兜圍子，因而白白消耗網(wǎng)絡(luò)資源。最初的設(shè)計(jì)是以秒作為TTL的單位。每經(jīng)過一個(gè)路由器時(shí)，就把TTL減去數(shù)據(jù)報(bào)在路由器消耗掉的一段時(shí)間。若數(shù)據(jù)報(bào)在路由器消耗的時(shí)間小于1秒，就把TTL值減1。當(dāng)TTL值為0時(shí)，就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。10）協(xié)議：協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議，以便使目的主機(jī)的IP層知道應(yīng)將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過程。11）頭部校驗(yàn)和：這個(gè)字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部部分（報(bào)頭區(qū)），但不包括數(shù)據(jù)部分（數(shù)據(jù)區(qū)）。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過一個(gè)路由器，都要重新計(jì)算一下首部檢驗(yàn)和(一些字段，如生存時(shí)間、標(biāo)志、片偏移等都可能發(fā)生變化)。不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分可減少計(jì)算的工作量。12）選項(xiàng)：占24位，IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)由選項(xiàng)碼、長度和選項(xiàng)數(shù)據(jù)三部分組成。選項(xiàng)碼：a.源路由：IP數(shù)據(jù)報(bào)穿越互聯(lián)網(wǎng)所經(jīng)過的路徑是由源主機(jī)指定的應(yīng)用場合：測試某特定網(wǎng)絡(luò)的吞吐率、使數(shù)據(jù)報(bào)繞開出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)等。源路由選項(xiàng)分為:嚴(yán)格源路由選項(xiàng)：規(guī)定IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過路徑上的每一個(gè)路由器。松散源路由選項(xiàng)：只給出IP數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過的一些“要點(diǎn)”。b.記錄路由選項(xiàng)：記錄IP數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)到目的主機(jī)所經(jīng)過路徑上各個(gè)路由器的IP地址。c.時(shí)間戳選項(xiàng):記錄IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過每一路由器時(shí)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間附加說明: IP互聯(lián)網(wǎng)利用ICMP傳輸控制報(bào)文和差錯(cuò)報(bào)文，ICMP報(bào)文封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)中。二、 IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式IPv6報(bào)頭:說明：IPv6的報(bào)頭為40字節(jié)（32（每行長度）*2（前兩行）=64位=8字節(jié)，加上源IP和目的IP分別為16字節(jié)，總的等于40字節(jié)）1）數(shù)據(jù)報(bào)可以分為基本頭和擴(kuò)展頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（相當(dāng)與IPv4的數(shù)據(jù)區(qū)）。2）版本：指明IP協(xié)議是哪個(gè)版本， IPv6為0110。3）優(yōu)先級(jí)：用來區(qū)分不同IPv6數(shù)據(jù)包的類型或優(yōu)先級(jí)。（相當(dāng)于IPv4的“服務(wù)類型”字段（TOS：type of service）。4）流標(biāo)識(shí)：首先認(rèn)識(shí)“流”就是因特網(wǎng)上從特定源到特定目的的一些列數(shù)據(jù)報(bào)。流所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指定的服務(wù)質(zhì)量（Qos），所有屬同一個(gè)流的數(shù)據(jù)都有相同的流標(biāo)識(shí)。5）載荷長度：即有效載荷的長度，除首部（報(bào)頭）以外的字節(jié)數(shù)，包括擴(kuò)展首部（擴(kuò)展報(bào)頭）和數(shù)據(jù)部分。（相當(dāng)于IPv4的“報(bào)頭長度”字段）6）下一首部：定義了緊跟在基本首部（IPv6報(bào)頭）后面的擴(kuò)展首部（擴(kuò)展報(bào)頭）的數(shù)字標(biāo)識(shí)號(hào)（當(dāng)有擴(kuò)展首部時(shí)）或指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議（當(dāng)沒有擴(kuò)展首部時(shí)，這個(gè)時(shí)候相當(dāng)于IPv4的“協(xié)議”字段）。 說明：a.下圖是數(shù)字標(biāo)識(shí)號(hào)（包括各類型的擴(kuò)展首部和上層協(xié)議等等）。說明：需要解釋的是當(dāng)沒有擴(kuò)展首部的時(shí)候，“下一首部”這一字段指明的是此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用（上層的）何種協(xié)議，如果是TCP協(xié)議，則這里的值為6，UTP為17，ICMPv6為58。而如果下一個(gè)是IPv6頭部（即IPv6報(bào)頭，新的一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)），則為41。如果其后沒有其它首部（包括基本首部和擴(kuò)展首部）了，則為59。 b.下圖是為了形象理解“下一部首”定義的數(shù)字標(biāo)識(shí)號(hào)的對(duì)象是誰，即后面的擴(kuò)展報(bào)頭是什么類型是前面的下一部首通過數(shù)字標(biāo)識(shí)號(hào)來說明的。7）跳數(shù)限制：相當(dāng)與IPv4的“生存周期”字段。擴(kuò)展報(bào)頭：6種類型：說明：a.這六種擴(kuò)展頭是任選的，可選可不選，可以多選。b.IPv6強(qiáng)烈建議