iphdr结构详解

 

include/linux/ip.h

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
__u8    ihl:4,
version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
__u8    version:4,
ihl:4;
#else
#error “Please fix ”
#endif
__u8    tos;
__be16 -tot_len;
__be16 -id;
__be16 -frag_off;
__u8    ttl;
__u8    protocol;
__be16 -check;
__be32 -saddr;
__be32 -daddr;
};

 

iphdr->version
版本(4位)，目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作IPv4。

iphdr->ihl
首部长度(4位):首部长度指的是IP层头部占32 bit字的数目(也就是IP层头部包含多少个4字节 — 32位),包括任何选项。由于它是一个4比特字段,因此首部最长为60个字节。普通IP数据报(没有任何选择项)字段的值是5 <==> 5 * 32 / 8 = 5 * 4 = 20 Bytes

iphdr->tos
服务类型字段(8位): 服务类型(TOS)字段包括一个3 bit的优先权子字段(现在已被忽略)，4 bit的TOS子字段和1 bit未用位但必须置0。4 bit的TOS子字段分别代表:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最
小费用。4 bit中只能设置其中1 bit。如果所有4 bit均为0,那么就意味着是一般服务。

iphdr->tot_len
总长度字段(16位)是指整个IP数据报的长度,以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段,就可以知道 IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16比特,所以IP数据报最长可达65535字节
总长度字段是IP首部中必要的内容,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。尽管以太网的最小帧长为46字节,但是IP数据可能会更短。如果没有总长度字段,那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据报的内容。

iphdr->id
标识字段(16位)唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。

iphdr->frag_off (16位)
frag_off域的低13位 — 分段偏移(Fragment offset)域指明了该分段在当前数据报中的什么位置上。除了一个数据报的最后一个分段以外，其他所有的分段(分片)必须是8字节的倍数。这是8字节是基本分段单位。由于该域有13个位，所以，每个数据报最多有8192个分段。因此，最大的数据报长度为65,536字节，比iphdr->tot_len域还要大1。

iphdr->frag_off的高3位
(1) 比特0是保留的，必须为0；
(2) 比特1是“更多分片”(MF — More Fragment)标志。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。
(3) 比特2是“不分片”(DF — Don’t Fragment)标志,如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片,这时如果有需要进行分片的数据报到来，会丢弃此数据报并发送一个ICMP差错报文给起始端。

iphdr->ttl
TTL(time-to-live) — 8位，生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减去1。当该字段的值为0时,数据报就被丢弃,并发送ICMP报文通知源主机。
TTL(Time to live)域是一个用于限制分组生存期的计数器。这里的计数时间单位为秒，因此最大的生存期为255秒。在每一跳上该计数器必须被递减，而且，当数据报在一台路由器上排队时间较长时，该计数器必须被多倍递减。在实践中，它只是跳计数器，当它递减到0的时候，分组被丢弃，路由器给源主机发送一个警告分组。此项特性可以避免数据报长时间地逗留在网络中，有时候当路由表被破坏之后，这种事情是有可能发生的。

iphdr->protocol
协议字段(8位): 根据它可以识别是哪个协议向IP传送数据。
当网络层组装完成一个完整的数据报之后，它需要知道该如何对它进行处理。协议(Protocol)域指明了该将它交给哪个传输进程。TCP是一种可能，但是UDP或者其他的协议也是可能的。

iphdr->check
首部检验和字段(16位)是根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。 ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。
为了计算一份数据报的IP检验和,首先把检验和字段置为0。然后,对首部中每个16 bit进行二进制反码求和(整个首部看成是由一串16 bit的字组成),结果存在检验和字段中。当收到一份IP数据报后,同样对首部中每个16 bit进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和,因此,如果首部在传输过程中没有发生任何差错,那么接收方计算的结果应该为全1。如果结果不是全1(即检验和错误),那么IP就丢弃收到的数据报。但是不生成差错报文,由上层去发现丢失的数据报并进行重传。

iphdr->saddr
32位源IP地址
iphdr->daddr
32位目的IP地址

网络字节序
4个字节的32 bit值以下面的次序传输:首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31 bit。这种传输次序称作big endian字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。