4.3.1 IPv4分組

IP協議定義數據傳送的基本單元——IP分組及其確切的數據格式

1. IPv4分組的格式

IPv4分組由首部和數據部分（TCP、UDP段）組成，其中首部分為固定部分（20字節）和可選字段（長度可變，用于提供錯誤檢測及安全等機制）

1）版本：指IP協議的版本

2）首部長度：占4位，可以表示最大的數為15。以32位為單位，最大值為60B(32 * 15 / 8 = 64B),最常用的首部長度是20B，最小為數字5即（0101），因此取值范圍為（0101 ~ 1111）

3）總長度：占16位，指首部和數據之和長度單位為字節，因此IP數據報的最大長度為$2^{16}?1=65535B$，以太網幀的最大傳送單元（MTU）為1500B（IP數據報的長度不能超過此值）

4）標識：占16位，它是一個計數器，每產生一個數據報就加1，并賦值給標識字段。

5）標志：占3位，標志字段最低位為MF，等于1表示后面還有分片，0表示最后一個分片，標志位中間一位為DF，當其為0時才允許分片

6）片偏移：占13位，它指出較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置。片偏移以 8個字節為偏移單位。除最后一個分片外，每個分片的長度一定是8B的整數倍

7）生存時間（TTL）：占8位，數據報在網絡中可通過的路由器數的最大值，為了確保幀不會永遠在網絡中循環，路由器在轉發分組前，先把TTL減1。 若TTL被減為0,則該分組必須丟棄。

8）協議：占8位，指出此分組攜帶的數據使用何種協議（其中TCP協議為6，UDP協議為17）

9） 首部校驗和：占16位。首部校驗和只校驗分組的首部，而不校驗數據部分

10）源地址字段：占4B,標識發送方的IP地址

11） 目的地址字段：占4B,標識接收方的IP地址

首部長度、總長度、片偏移，基本單位 分別為4B、1B、8B

2. IP數據報分片

一個鏈路層數據報能承載的最大數據量稱為最大傳送單元（MTU）

當IP數據報的總長度大于鏈路MTU時，就需要將 IP數據報中的數據分裝在多個較小的IP數據報中，這些較小的數據報稱為片

在目的主機上，使用IP首部中的標識、標志、片偏移來完成對片的組裝

原理：

• 在將數據報進行分片時，形成的每個數據報（片）都具有原始數據報的標識號。因此收到數據后，IP首部的標識相同就說明這些數據屬于同一個原始數據報的片
• IP首部中的標志位占3位，但只有后2位有意義，分別是MF位（More Fragment） 和DF位（Don’t Fragment），DF = 0表示該IP數據報才可以被分片。MF則用來告知目的主機該IP數據報是否為原始數據報的最后一個片。當MF= 1表示相應的原始數據報還有后續的片；當MF = 0表示該數據報是相應原始數據報的最后一個片
• 使用片位移字段來確定該片應該在原始數據報的哪個位置

進行分片時，除了最后一個片，其他所有片的有效數據載荷都是8B的倍數
計算片偏移時，第一個片的片偏移為0，其往后每個片偏移的值為其起始值除以8B