Ipv4和Ipv6数据报格式详解

IPv4和IPv6数据报格式

一、IPv4数据报格式

1）数据报可以分为报头区和数据区，数据区的数据来自上一层。

说明：首部和报头和头等字眼是同一意思。

2）版本：指明IP协议是哪个版本，IPv4为0100。

3）报头长度：也叫首部长度，指明报头区的长度。最小值为20个字节，最大值为60字节。

说明：

a.当没有选项和填充字段时，32位（每行的长度）*5（5行固有的）=160位

=20字节，这个时候4个比特位的值为0101，为什么呢？因为这里规定以4个字节为单位，如果把0101用换算成十进制，0101=5，5*4=20字节。如果4个比特位为1111，把1111换算成十进制则等于15，则它表示15*4=60个字节。（简单记成换算成十进制后乘以4才等于它报头区的字节数）

b.当 IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加

以填充。

4）服务类型：转发过程中对该数据报的处理方式。

5）总长度：等于报头区及数据区的长度相加。

说明：

a.最大长度为65535个字节（当8个bit都等于1时），2^16-1=65535个字节。

b. IP数据报的最大长度的确是65535字节。但是实践中最大长度很少用，因

为大多物理网络都有长度限制，例如，数据链路层有自己的帧格式，其中包括了数据字段的最大长度，即最大数据传输单元MTU，当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度一定不能超过下面的数据链路层的MTU 值，以太网把载荷长度限制在1500字节。

6）标识：IP软件在存储器中维持一个计数器，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是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由

于长度超过网络的 MTU 而必须分片时，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。相同的标识字段的值使分片后的各数

据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。

附加：

IP数据报在各个物理网络中需要重新封装：

与路由器连接的各个网络的MTU可能不同：

当数据报超过网络的MTU进行分片后，路由器可以为每个分片独立选路：

7）标志：占三位，但目前只有两位有意义。标志字段中间位记为DF（Don’t fragment），当DF=1时表示不允许分片，当DF=0时表示允许。标志

中最低位（即最右）记为MF（more fragment），当MF=1时，表示

后面“还有分片”，当MF=0时表示没有。

说明：|R|DF|MF| ，R保留未用。

8）片偏移：指的是该片偏移原始数据报开始处的位置，偏移的字节数是该值乘以8。

说明：当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值9）生存周期：其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜围子，因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为 TTL的单位。

每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一

段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于 1 秒，就把TTL值

减 1。当 TTL值为 0时，就丢弃这个数据报。

10）协议：协议字段指出此数据报携带的数据是使用（上层的）何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。

11）头部校验和：这个字段只检验数据报的首部部分（报头区），但不包括数据部分（数据区）。这是因为数据报每经过一个路由器，都要重

新计算一下首部检验和 (一些字段，如生存时间、标志、片偏

移等都可能发生变化)。不检验数据部分可减少计算的工作量。12）选项：占24位，IP数据报选项由选项码、长度和选项数据三部分组成。

选项码：

a.源路由：IP数据报穿越互联网所经过的路径是由源主机指定的应用场合：测试

某特定网络的吞吐率、使数据报绕开出错网络等。

源路由选项分为:

严格源路由选项：规定IP数据报要经过路径上的每一个路由器。

松散源路由选项：只给出IP数据报必须经过的一些“要点”。

b.记录路由选项：记录IP数据报从源主机到目的主机所经过路径上各个路由器

的IP地址。

c.时间戳选项:记录IP数据报经过每一路由器时的当地时间

附加说明: IP互联网利用ICMP传输控制报文和差错报文，ICMP报文封装在IP 数据报中。

二、IPv6数据报格式

IPv6报头:

说明：IPv6的报头为40字节（32（每行长度）*2（前两行）=64位=8字节，加上源IP和目的IP分别为16字节，总的等于40字节）

1）数据报可以分为基本头和扩展头和上层协议数据单元（相当与IPv4的数据区）。

2）版本：指明IP协议是哪个版本，IPv6为0110。

3）优先级：用来区分不同IPv6数据包的类型或优先级。（相当于IPv4的“服务类型”字段（TOS：type of service））。

4）流标识：首先认识“流”就是因特网上从特定源到特定目的的一些列数据报。

流所经过的路径上的路由器都保证指定的服务质量（Qos），所有属

同一个流的数据都有相同的流标识。

5）载荷长度：即有效载荷的长度，除首部（报头）以外的字节数，包括扩展首部（扩展报头）和数据部分。（相当于IPv4的“报头长度”字段）6）下一首部：定义了紧跟在基本首部（IPv6报头）后面的扩展首部（扩展报头）的数字标识号（当有扩展首部时）或指出此数据报携带的数据是

使用（上层的）何种协议（当没有扩展首部时，这个时候相当于

IPv4的“协议”字段）。

说明：

a.下图是数字标识号（包括各类型的扩展首部和上层协议等等）。

说明：需要解释的是当没有扩展首部的时候，“下一首部”这一字