前言: IP 数据报文由首部（称为报头）和数据两部分组成；首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的；在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的

每个 IP 数据报都以一个 IP 报头开始；源计算机构造这个 IP 报头，而目的计算机利用 IP 报头中封装的信息处理数据；IP 报头中包含大量的信息，如源 IP 地址、目的 IP 地址、数据报长度、IP 版本号等；每个信息都被称为一个字段

如图所示：

版本号

占 4 位
指定 IP 协议的版本；通信双方使用的 IP 协议版本必须一致；目前使用最广泛的IP协议版本号为 4，即 IPv4

首部长度

占 4 位
可表示的最大十进制数值是 15，IP 首部长度的单位是 32 位字长 (1 个 32 位字长是 4 字节，也就是 length * 4 的字节数，4bit 表示最大的数字是15)，因此，当 IP 的首部长度为 1111 时 (即十进制的 15)，首部长度就达到最大长度 60 字节，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

数据部分永远在 4 字节的整数倍开始，这样在实现 IP 协议时比较方便；首部长度限制为 60 字节的缺点是 长度有时可能不够用，之所以限制长度为 60 字节，是希望用户尽量减少开销；最常用的首部长度就是 20 字节 (即首部长度为 0101)，这时不使用任何选项

区分服务 TOS

也被称为服务类型，占 8 位；
3位优先权字段 (已经弃用)，4位TOS字段，和1位保留字段(必须置为0)；4位TOS分别表示：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本；这四者相互冲突，只能选择一个；对于 ssh / telnet 这样的应用程序，最小延时比较重要；对于 ftp 这样的程序，最大吞吐量比较重要

总长度

首部和数据之和，单位为字节；总长度字段为 16 位
因此数据报的最大长度为 2¹⁶-1=65535 字节

标识 id

用来标识数据报，占 16 位；
IP 协议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；当数据报的长度超过网络的 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；具有相同的标识字段值的分片报文会被重组成原来的数据报 (如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个id 都是相同的)

标志 flag

占 3 位
第一位未使用，其值为 0；
第二位称为 DF（不分片），表示是否允许分片；取值为 0 时，表示允许分片；取值为 1 时，表示不允许分片；
第三位称为 MF（更多分片），表示是否还有分片正在传输，设置为 0 时，表示没有更多分片需要发送，或数据报没有分片

片偏移

占 13 位
当报文被分片后，该字段标记该分片在原报文中的相对位置；片偏移以 8 个字节为偏移单位；所以，除了最后一个分片，其他分片的偏移值都是 8 字节（64 位）的整数倍

生存时间 TTL

表示数据报在网络中的寿命，占 8 位
该字段由发出数据报的源主机设置，其目的是防止无法交付的数据报无限制地在网络中传输，从而消耗网络资源

路由器在转发数据报之前，先把 TTL 值减 1，若 TTL 值减少到 0，则丢弃这个数据报，不再转发；因此，TTL 指明数据报在网络中最多可经过多少个路由器；TTL 的最大数值为 255；若把 TTL 的初始值设为 1，则表示这个数据报只能在本局域网中传送

协议

表示该数据报文所携带的数据所使用的协议类型，占 8 位
该字段可以方便目的主机的 IP 层知道按照什么协议来处理数据部分，不同的协议有专门不同的协议号

头部校验和

用于校验数据报的首部，占 16 位
数据报每经过一个路由器，首部的字段都可能发生变化（如TTL），所以需要重新校验。而数据部分不发生变化，所以不用重新生成校验值

源地址

表示数据报的源 IP 地址，占 32 位

目的地址

表示数据报的目的 IP 地址，占 32 位
该字段用于校验发送是否正确

可选字段

该字段用于一些可选的报头设置，主要用于测试、调试和安全的目的；这些选项包括严格源路由（数据报必须经过指定的路由）、网际时间戳（经过每个路由器时的时间戳记录）和安全限制

填充

由于可选字段中的长度不是固定的，使用若干个 0 填充该字段，可以保证整个报头的长度是 32 位的整数倍

数据部分

数据部分的长度不固定
表示传输层的数据，如保存 TCP、UDP、ICMP 或 IGMP 的数据