数据报文格式

首部

版本（Version）

版本字段占4bit，通信双方使用的版本必须一致。对于IPv4，字段的值是4。

首部长度（Internet Header Length， IHL）

占4bit，首部长度说明首部有多少32位字（4字节）。由于IPv4首部可能包含数目不定的选项，这个字段也用来确定数据的偏移量。这个字段的最小值是5（二进制0101），相当于5*4=20字节，最大十进制值是15。

区分服务（Differentiated Services，DS）

​占6bit，最初被定义为服务类型字段，实际上并未使用，但1998年被IETF重定义为区分服务RFC 2474。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用，在一般的情况  下都不使用这个字段。例如需要实时数据流的技术会应用这个字段，一个例子是VoIP。

显式拥塞通告（ Explicit Congestion Notification，ECN）

在RFC 3168中定义，允许在不丢弃报文的同时通知对方网络拥塞的发生。ECN是一种可选的功能，仅当两端都支持并希望使用，且底层网络支持时才被使用。

全长（Total Length）

​这个16位字段定义了报文总长，包含首部和数据，单位为字节。这个字段的最小值是20（20字节首部+0字节数据），最大值是216-1=65,535。IP规定所有主机都必须支持最小576字节的报文，这是假定上层数据长度512字节，加上最长IP首部60字节，加上4字节富裕量，得出576字节，但大多数现代主机支持更大的报文。当下层的数据链路协议的最大传输单元（MTU）字段的值小于IP报文长度时，报文就必须被分片，详细见下个标题。

标识符（Identification）

占16位，这个字段主要被用来唯一地标识一个报文的所有分片，因为分片不一定按序到达，所以在重组时需要知道分片所属的报文。每产生一个数据报，计数器加1，并赋值给此字段。一些实验性的工作建议将此字段用于其它目的，例如增加报文跟踪信息以协助探测伪造的源地址。

标志 （Flags）

这个3位字段用于控制和识别分片，它们是：

• 位0：保留，必须为0；
• 位1：禁止分片（Don’t Fragment，DF），当DF=0时才允许分片；
• 位2：更多分片（More Fragment，MF），MF=1代表后面还有分片，MF=0 代表已经是最后一个分片。

如果DF标志被设置为1，但路由要求必须分片报文，此报文会被丢弃。这个标志可被用于发往没有能力组装分片的主机。

当一个报文被分片，除了最后一片外的所有分片都设置MF为1。最后一个片段具有非零片段偏移字段，将其与未分片数据包区分开，未分片的偏移字段为0。

分片偏移 （Fragment Offset）

这个13位字段指明了每个分片相对于原始报文开头的偏移量，以8字节作单位。

存活时间（Time To Live，TTL）

​这个8位字段避免报文在互联网中永远存在（例如陷入路由环路）。存活时间以秒为单位，但小于一秒的时间均向上取整到一秒。在现实中，这实际上成了一个跳数计数器：报文经过的每个路由器都将此字段减1，当此字段等于0时，报文不再向下一跳传送并被丢弃，最大值是255。常规地，一份ICMP报文被发回报文发送端说明其发送的报文已被丢弃。这也是traceroute的核心原理。

协议 （Protocol）

占8bit，这个字段定义了该报文数据区使用的协议。IANA维护着一份协议列表。

首部检验和 （Header Checksum）

​这个16位检验和字段只对首部查错，不包括数据部分。在每一跳，路由器都要重新计算出的首部检验和并与此字段进行比对，如果不一致，此报文将会被丢弃。重新计算的必要性是因为每一跳的一些首部字段（如TTL、Flag、Offset等）都有可能发生变化，不检查数据部分是为了减少工作量。数据区的错误留待上层协议处理——用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）都有检验和字段。此处的检验计算方法不使用CRC。

源地址（Source address）

一个IPv4地址由四个字节共32位构成，此字段的值是将每个字节转为二进制并拼在一起所得到的32位值。

例如，10.9.8.7是00001010000010010000100000000111。

但请注意，因为NAT的存在，这个地址并不总是报文的真实发送端，因此发往此地址的报文会被送往NAT设备，并由它被翻译为真实的地址。

目的地址（Destination address）

与源地址格式相同，但指出报文的接收端。

选项（Options）

附加的首部字段可能跟在目的地址之后，但这并不被经常使用，从1到40个字节不等。请注意首部长度字段必须包括足够的32位字来放下所有的选项（包括任何必须的填充以使首部长度能够被32位整除）。当选项列表的结尾不是首部的结尾时，EOL（选项列表结束，0x00）选项被插入列表末尾。下表列出了可能

字段	长度（位）	描述
备份	1	当此选项需要被备份到所有分片中时，设为1。
类	2	常规的选项类别，0为“控制”，2为“查错和措施”，1和3保留。
数字	5	指明一个选项。
长度	8	指明整个选项的长度，对于简单的选项此字段可能不存在。
数据	可变	选项相关数据，对于简单的选项此字段可能不存在。

• 注：如果首部长度大于5，那么选项字段必然存在并必须被考虑。
• 注：备份、类和数字经常被一并称呼为“类型”。

宽松的源站选路（LSRR）和严格的源站选路（SSRR）选项不被推荐使用，因其可能带来安全问题。许多路由器会拒绝带有这些选项的报文。

数据

数据字段不是首部的一部分，因此并不被包含在首部检验和中。数据的格式在协议首部字段中被指明，并可以是任意的
传输层协议。

ip协议列表

Hex	Protocol Number	Keyword	Protocol	References/RFC
0x00	0	HOPOPT	IPv6 Hop-by-Hop Option	RFC 8200
0x01	1	ICMP	Internet Control Message Protocol	RFC 792
0x02	2	IGMP	Internet Group Management Protocol	RFC 1112
0x03	3	GGP	Gateway-to-Gateway Protocol	RFC 823
0x04	4	IP-in-IP	IP in IP (encapsulation)	RFC 2003
0x05	5	ST	Internet Stream Protocol	RFC 1190, RFC 1819
0x06	6	TCP	Transmission Control Protocol	RFC 793
0x07	7	CBT	Core-based trees	RFC 2189
0x08	8	EGP	Exterior Gateway Protocol	RFC 888
0x09	9	IGP	Interior Gateway Protocol (any private interior gateway, for example Cisco's IGRP)
0x0A	10	BBN-RCC-MON	BBN RCC Monitoring
0x0B	11	NVP-II	Network Voice Protocol	RFC 741
0x0C	12	PUP	Xerox PUP
0x0D	13	ARGUS	ARGUS
0x0E	14	EMCON	EMCON
0x0F	15	XNET	Cross Net Debugger	IEN 158[2]
0x10	16	CHAOS	Chaos
0x11	17	UDP	User Datagram Protocol	RFC 768
0x12	18	MUX	Multiplexing	IEN 90[3]
0x13	19	DCN-MEAS	DCN Measurement Subsystems
0x14	20	HMP	Host Monitoring Protocol	RFC 869
0x15	21	PRM	Packet Radio Measurement
0x16	22	XNS-IDP	XEROX NS IDP
0x17	23	TRUNK-1	Trunk-1
0x18	24	TRUNK-2	Trunk-2
0x19	25	LEAF-1	Leaf-1
0x1A	26	LEAF-2	Leaf-2
0x1B	27	RDP	Reliable Data Protocol	RFC 908
0x1C	28	IRTP	Internet Reliable Transaction Protocol	RFC 938
0x1D	29	ISO-TP4	ISO Transport Protocol Class 4	RFC 905
0x1E	30	NETBLT	Bulk Data Transfer Protocol	RFC 998
0x1F	31	MFE-NSP	MFE Network Services Protocol
0x20	32	MERIT-INP	MERIT Internodal Protocol
0x21	33	DCCP	Datagram Congestion Control Protocol	RFC 4340
0x22	34	3PC	Third Party Connect Protocol
0x23	35	IDPR	Inter-Domain Policy Routing Protocol	RFC 1479
0x24	36	XTP	Xpress Transport Protocol
0x25	37	DDP	Datagram Delivery Protocol
0x26	38	IDPR-CMTP	IDPR Control Message Transport Protocol
0x27	39	TP++	TP++ Transport Protocol
0x28	40	IL	IL Transport Protocol
0x29	41	IPv6	IPv6 Encapsulation (6to4 and 6in4)	RFC 2473
0x2A	42	SDRP	Source Demand Routing Protocol	RFC 1940
0x2B	43	IPv6-Route	Routing Header for IPv6	RFC 8200
0x2C	44	IPv6-Frag	Fragment Header for IPv6	RFC 8200
0x2D	45	IDRP	Inter-Domain Routing Protocol
0x2E	46	RSVP	Resource Reservation Protocol	RFC 2205
0x2F	47	GRE	Generic Routing Encapsulation	RFC 2784, RFC 2890
0x30	48	DSR	Dynamic Source Routing Protocol	RFC 4728
0x31	49	BNA	Burroughs Network Architecture
0x32	50	ESP	Encapsulating Security Payload	RFC 4303
0x33	51	AH	Authentication Header	RFC 4302
0x34	52	I-NLSP	Integrated Net Layer Security Protocol	TUBA
0x35	53	SwIPe	SwIPe	RFC 5237
0x36	54	NARP	NBMA Address Resolution Protocol	RFC 1735
0x37	55	MOBILE	IP Mobility (Min Encap)	RFC 2004
0x38	56	TLSP	Transport Layer Security Protocol (using Kryptonet key management)
0x39	57	SKIP	Simple Key-Management for Internet Protocol	RFC 2356
0x3A	58	IPv6-ICMP	ICMP for IPv6	RFC 4443, RFC 4884
0x3B	59	IPv6-NoNxt	No Next Header for IPv6	RFC 8200
0x3C	60	IPv6-Opts	Destination Options for IPv6	RFC 8200
0x3D	61		Any host internal protocol
0x3E	62	CFTP	CFTP
0x3F	63		Any local network
0x40	64	SAT-EXPAK	SATNET and Backroom EXPAK
0x41	65	KRYPTOLAN	Kryptolan
0x42	66	RVD	MIT Remote Virtual Disk Protocol
0x43	67	IPPC	Internet Pluribus Packet Core
0x44	68		Any distributed file system
0x45	69	SAT-MON	SATNET Monitoring
0x46	70	VISA	VISA Protocol
0x47	71	IPCU	Internet Packet Core Utility
0x48	72	CPNX	Computer Protocol Network Executive
0x49	73	CPHB	Computer Protocol Heart Beat
0x4A	74	WSN	Wang Span Network
0x4B	75	PVP	Packet Video Protocol
0x4C	76	BR-SAT-MON	Backroom SATNET Monitoring
0x4D	77	SUN-ND	SUN ND PROTOCOL-Temporary
0x4E	78	WB-MON	WIDEBAND Monitoring
0x4F	79	WB-EXPAK	WIDEBAND EXPAK
0x50	80	ISO-IP	International Organization for Standardization Internet Protocol
0x51	81	VMTP	Versatile Message Transaction Protocol	RFC 1045
0x52	82	SECURE-VMTP	Secure Versatile Message Transaction Protocol	RFC 1045
0x53	83	VINES	VINES
0x54	84	TTP	TTP (Transaction Transport Protocol) (obsoleted March 2023)
0x54	84	IPTM	Internet Protocol Traffic Manager
0x55	85	NSFNET-IGP	NSFNET-IGP
0x56	86	DGP	Dissimilar Gateway Protocol
0x57	87	TCF	TCF
0x58	88	EIGRP	EIGRP	Informational RFC 7868
0x59	89	OSPF	Open Shortest Path First	RFC 2328
0x5A	90	Sprite-RPC	Sprite RPC Protocol
0x5B	91	LARP	Locus Address Resolution Protocol
0x5C	92	MTP	Multicast Transport Protocol
0x5D	93	AX.25	AX.25
0x5E	94	OS	KA9Q NOS compatible IP over IP tunneling
0x5F	95	MICP	Mobile Internetworking Control Protocol
0x60	96	SCC-SP	Semaphore Communications Sec. Pro
0x61	97	ETHERIP	Ethernet-within-IP Encapsulation	RFC 3378
0x62	98	ENCAP	Encapsulation Header	RFC 1241
0x63	99		Any private encryption scheme
0x64	100	GMTP	GMTP
0x65	101	IFMP	Ipsilon Flow Management Protocol
0x66	102	PNNI	PNNI over IP
0x67	103	PIM	Protocol Independent Multicast
0x68	104	ARIS	IBM's ARIS (Aggregate Route IP Switching) Protocol
0x69	105	SCPS	SCPS (Space Communications Protocol Standards)	SCPS-TP[4]
0x6A	106	QNX	QNX
0x6B	107	A/N	Active Networks
0x6C	108	IPComp	IP Payload Compression Protocol	RFC 3173
0x6D	109	SNP	Sitara Networks Protocol
0x6E	110	Compaq-Peer	Compaq Peer Protocol
0x6F	111	IPX-in-IP	IPX in IP
0x70	112	VRRP	Virtual Router Redundancy Protocol, Common Address Redundancy Protocol (not IANA assigned)	RFC 5798
0x71	113	PGM	PGM Reliable Transport Protocol	RFC 3208
0x72	114		Any 0-hop protocol
0x73	115	L2TP	Layer Two Tunneling Protocol Version 3	RFC 3931
0x74	116	DDX	D-II Data Exchange (DDX)
0x75	117	IATP	Interactive Agent Transfer Protocol
0x76	118	STP	Schedule Transfer Protocol
0x77	119	SRP	SpectraLink Radio Protocol
0x78	120	UTI	Universal Transport Interface Protocol
0x79	121	SMP	Simple Message Protocol
0x7A	122	SM	Simple Multicast Protocol	draft-perlman-simple-multicast-03
0x7B	123	PTP	Performance Transparency Protocol
0x7C	124	IS-IS over IPv4	Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) Protocol over IPv4	RFC 1142 and RFC 1195
0x7D	125	FIRE	Flexible Intra-AS Routing Environment
0x7E	126	CRTP	Combat Radio Transport Protocol
0x7F	127	CRUDP	Combat Radio User Datagram
0x80	128	SSCOPMCE	Service-Specific Connection-Oriented Protocol in a Multilink and Connectionless Environment	ITU-T Q.2111 (1999)
0x81	129	IPLT
0x82	130	SPS	Secure Packet Shield
0x83	131	PIPE	Private IP Encapsulation within IP	Expired I-D draft-petri-mobileip-pipe-00.txt
0x84	132	SCTP	Stream Control Transmission Protocol	RFC 4960
0x85	133	FC	Fibre Channel
0x86	134	RSVP-E2E-IGNORE	Reservation Protocol (RSVP) End-to-End Ignore	RFC 3175
0x87	135	Mobility Header	Mobility Extension Header for IPv6	RFC 6275
0x88	136	UDPLite	Lightweight User Datagram Protocol	RFC 3828
0x89	137	MPLS-in-IP	Multiprotocol Label Switching Encapsulated in IP	RFC 4023, RFC 5332
0x8A	138	manet	MANET Protocols	RFC 5498
0x8B	139	HIP	Host Identity Protocol	RFC 5201
0x8C	140	Shim6	Site Multihoming by IPv6 Intermediation	RFC 5533
0x8D	141	WESP	Wrapped Encapsulating Security Payload	RFC 5840
0x8E	142	ROHC	Robust Header Compression	RFC 5856
0x8F	143	Ethernet	Segment Routing over IPv6	RFC 8986
0x90	144	AGGFRAG	AGGFRAG Encapsulation Payload for ESP	RFC 9347
0x91	145	NSH	Network Service Header	draft-ietf-spring-nsh-sr
0x92-0xFC	146-252	Unassigned
0xFD-0xFE	253-254	Use for experimentation and testing		RFC 3692
0xFF	255	Reserved