Ipv4和Ipv6数据报格式详解.pdf

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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：
， 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）
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：
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

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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

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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：


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： 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”。
：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。
: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:

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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：
（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

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段指明的是此数据报携带的数据是使用（上层的）何种协议，如
果是 TCP 协议，则这里的值为 6，UTP 为 17 ，ICMPv6 为 58。而
如果下一个是 IPv6 头部（即 IPv6 报头，新的一个数据报） ，则为
41 。如果其后没有其它首部（包括基本首部和扩展首部）了，则
为 59。
“下一部首”定义的数字标识号的对象是
谁，即后面的扩展报头是什么类型是前面的下一部首通过数字
标识号来说明的。

7）跳数限制：相当与IPv4 的“生存周期”字段。
扩展报头：
6 种类型：

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说明：
， 可选可不选，可以多选。
强烈建议这些扩展头按照它们在上表中的次序出现，这样接收者就不必搜
索整个包来寻找某个特定类型的扩展头，并且保证了在处理这个扩展头之前，所
有前面的扩展头都已经处理了。
“加密头”外，其它扩展头的长度必须是 8 字节的整数倍。
“逐跳头”外，其它扩展头 仅由目的节点处理。


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