An IP packet consists of a header section and a data section.

IP分组首部格式

IPv4首部包含14个字段（fields），13是必需的，最后一个可选。

• 版本（Version）

4 bits，IPv4分组的version值为0100

• 首部长度（Internet Header Length，IHL）

4 bits，单位是32-bit words（即4 bytes）。最小值为5，此时首部不包含可选项（options），长度为20 bytes。最大值为15，此时IHL为60 bytes。

• 服务类型（Differentiated Service Code Point，DSCP）

8 bits，指定packet的优先级、延迟、吞吐率、可靠性要求等。

• 明确的拥塞通告（Explicit Congestion Notification，ECN）
• 总长度（Total Length）

16 bits，分组的总长度，包括首部和数据。分组最小值为IHL的最小值20 bytes，最大值为65535 bytes。

• 标识（Identifier）

16 bits，同一IP分组的数据片（fragments）具有相同的标识。

• 标志（Flags）

3 bits，第0位是保留位（resvered），必需为0. 第1位=1时，表示不分片（Don’t fragment, DF），为0表示可分片。第2为=1时，表示该后续有其他分片（More fragmetns, MF）。

• 片偏移（Fragment Offset）

13 bits，以8 bytes为单位给出当前数据片在原IP分组中的位置。最大偏移（2^13 - 1）* 8 bytes = 65528 bytes，加上首部的20 bytes已超出IP分组的最大总长度。

• 生存时间（Time To Live，TTL）

8 bits，限制IP分组在网络中存在时间的计数器，TTL的单位为秒（second）
。实际上，TTL作为路由（router）的最大跳数（hop count）使用初始值有发送终端设定。，每到达一个路由，TTL的值减一，值为0时，router丢弃该分组，并向sender发送ICMP时间超时（ICMP Time Exceeded）的消息。

• 协议（Protocol）

8 bits，指示IP分组数据部分使用的协议，可用的协议列表，常见的如TCP（6）、UDP（17）、ICMP（2），括号内为协议号（Protocol Number）。

• 首部校验和（Header Checksum）

16 bits，仅验证首部。分组到达router后，router计算首部的checksum，和该字段比较，不匹配则丢弃该分组。

• 源地址（Source Address）和目的地址（Destination Address）

在传输过程中，有可能被（Network address translation，NAT）设备改变。

• 可选项（Options）

数据分片方法

路由接收到一个packet，检查目的地址，确定输出接口（outgoing interface）和接口的最大传输单元（Maximum Transmition Unit，MTU）。如果packet > MTU，且DF位是0，路由会对packet分片。

4000 bytes的packet，首部20bytes，没有options，router的MTU是1500 bytes，分片。

Fragment	Total bytes	Header bytes	Data Bytes	MF	Fragment offset
1	1500	20	1480	1	0
2	1500	20	1480	1	185
3	1000	20	980	0	370

如果接下来的router的MTU是1000 bytes，上表Fragment 1/2/3都会在分片，一个IP分组的所有分片的Identifier位相同，只有最后一个分片的MF=0。

参考：
https://en.wikipedia.org/wiki/IPv4
[email protected]+block/%E8%A7%86%E9%A2%914_IP-%E5%88%86%E7%BB%84%E6%A0%BC%E5%BC%8F.pdf”>http://www.xuetangx.com/asset-v1:[email protected]+block/%E8%A7%86%E9%A2%914_IP-%E5%88%86%E7%BB%84%E6%A0%BC%E5%BC%8F.pdf