《TCP/IP详解》卷一：The-internet-protocol-IP

引言

​ IP是TCP/IP协议簇中最核心的协议之一。IP提供不可靠、无连接的数据报传输服务。

​ 不可靠（unreliable）的意思是IP不能保证数据报能成功地到达目的地，它仅仅尽最大努力提供最好的传输服务。当其发生某种错误时，例如路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报（通常是最后达到的数据报），然后发送ICMP消息报给主机。任何可靠性的要求都由上层的TCP来提供。

​ 无连接（connectionless）的意思是IP并不维护任何已经发送出去的数据报的相关信息，每个数据报都是单独处理，也就是说IP可以不按顺序发送数据报。

IP头部

IPv4数据报头部如下：

IPv6数据报头部如下：

4个字节的32位值以如下次序传输：首先是0-7位，接着8-15位，然后16-23位，最后24-31位，这种传输次序被称为大端字节序（big endian），也叫做网络字节序。然而大部分主机使用的是小端字节序，与其刚好相反，如果主机使用的是小段字节序，则需要对其进行转换。

【补充说明】：大端字节序指的是对于内存中的一个32位的整数，低位字节的内存地址存储的是整数的高位字节，高位字节的内存地址存储的是整数的低位字节；小端字节序则是低位字节的内存地址存储整数的低位字节。

IP头部区域

版本号（Version）：占4位，表明IP数据报的版本号，4表示为IPv4，6表示为IPv6。

头部长度（IHL（Internet Header Length））：表明IPv4数据报头部占32位字长的数目，包含了选项（Options）。由于头部长度占4位，故而IPv4数据报头部最长为32 / 8 * 15 = 60个字节，而IPv6没有该字段是因为IPv6头部固定为40字节。

服务类型（ToS）：8位被划分为两部分，前6位表示区分服务字段（DSField（Differentiated Services Field）），后两位表示为显式拥塞通知（ECN（Explicit Congestion Notification））。在IPv4中叫做服务类型，而在IPv6则叫做流量级别（Traffic Class）。服务类型的前3位表示一个优先权子字段（现在已被忽略），接着是3位的ToS子字段和1位必须置0的未用位。其中4位的ToS子字段分别表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。

总长度（Total Length）：占16位，指整个IPv4数据报的长度，以字节为单位。通过头部长度字段（IHL）和该总长度字段就可以得出IPv4数据报中数据的长度。总长度是IPv4头部中必须的内容，因为一些数据链路（如以太网）需要填充一些数据以达到最小长度。根据总长度可以算出整个IPv4数据报最大长度为65535字节。

标识（Identification）：占16位，唯一地标识主机发送出去的每一份IPv4数据报，通常每发送一份IPv4数据报则该值加1。

标志（Flags）和片段偏移（Fragment Offset）：与IP分片相关，由于大部分链路层（如以太网ÿ