IP协议的特点及数据报格式

IP 是TCP/IP 协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP 及IGMP数据都以IP 数据报格式传输（见图3-24），IP 协议提供不可靠、无连接的数据报传送服务。

不可靠（Unreliable）的意思是它不能保证IP 数据报能成功地到达目的地。IP 仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP 有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP 消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。

无连接（Connectionless）这个术语的意思是IP 并不维护任何关于后续数据报的状态信息，每个数据报的处理是相互独立的。这也说明，IP 数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是A，然后是B），每个数据报都是独立地进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B 可能在A 到达之前先到达。

IP 数据报的格式如图3-27 所示，普通的IP 首部长为20 个字节，除非含有选项字段。4 个字节的32 bit 值以下面的次序传输：首先是0～7 bit，其次8～15 bit，然后16～23 bit，最后是24～31 bit。这种传输次序称作big endian 字节序。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。以其他形式存储二进制整数的机器，如little endian 格式，则必须在传输数据之前把首部转换成网络字节序。目前的协议版本号是4，因此IP 有时也称作IPv 4。(https://www.xing528.com)

图3-27　IP 数据报格式及首部中的各字段

在图3-27 中，需要注意TTL（Time-to-Live）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。