ip頭ttl IP頭情景分析

ip網路應用廣泛普及了，我本人和ip接觸很多年，閒暇之餘，想來ip頭設計有哪些特點，作文分享。

現網使用的協議ipv4 /v6, ipv1 v2 v3僅僅存在實驗室，v5為流**預留。version欄位總共4個bit，可以支援15個版本，還好ip是基礎協議，版本不會太多，四個夠用了。

本文僅討論ipv4。

ip hdr len

對於ipv4，這個字段預設是5，最小值5，數值代表4個位元組的倍數，比如5，ip頭長度5*4 = 20位元組。

和ip類似，其它協議多四位元組對齊，比如udp頭8位元組，tcp頭20位元組。

另外，4個bit，最大值是15，ip 頭最大60位元組，ip頭最大40位元組可選項。

tosqos、dscp相關的。

ip len

整個ip報文的長度，最大65536位元組，但是你很少見到這麼長的報文。

ttl防止環路用的。windows預設128，linux預設64

pro協議型別，比如tcp=6，udp=17，gre=47

ip報文的校驗和，16bit為單位計算

addr

ipv4報文位址是4位元組

分片相關

分片示意圖

如圖，分片對「udp+payload」進行分片(包括udp頭)。

報文分片，df(don』t fragment)必為0。

mf(more fragment)=1表示當前報文後續還有分片包，置0表示後續沒有分片了。

offset表示當前的分片在分片前報文中的位元組偏移(除以8後的值，分片以8位元組為對齊)。

分片三元組

一組分片包，由三元組src addr+dst addr+ ip id唯一確定，在特定的分片伺服器和重組伺服器下(src addr和dst addr確定情況下)，ip id用來標識不同分片組。這個標識16bit，取值範圍65536，一般遞增。

ipid標識分片分組

在乙個網元或伺服器內，ipid用來標識不同分片組。如果多個伺服器(或網元)的分片在乙個伺服器(網元)重組，它們的ipid有可能出現相同的情況(比如圖中ipid1=ipid2=ipid3)，這種情況下，src addr用來標識不同伺服器。如下圖。

src addr區分不同伺服器

tcp一般不分片

值得注意的是，分片一般為udp報文，而tcp為了估算路徑擁塞，一般不會分片。所以tcp報文的ip頭里df一般置位1。

tcp的路徑擁塞估算

如上圖，tcp一般使用t1(傳送data的時刻t1)和t2(接收對應ack的時刻)差來估算路徑是否擁塞。如果tcp分片後，時間估算會不準確，如下圖。

第1步(t1時刻)和第6步(t2時刻)的時間差會比較大(估算為路徑擁塞)，這是由於第3步的「擁塞路徑」造成，這樣tcp估算路徑是擁塞的，而圖中分片第2步的路徑是非擁塞，分片後，實際的路徑擁塞估算出現了偏差。

ipid的劃分

有些框式網元中，ipid要避免裝置內衝突。比如下圖框式裝置，乙個框中插滿線卡，這些線卡同為乙個網元，也就是乙個裝置。

在這種裝置中，一般ipid的賦值採用分段劃分。如下圖。

網元內ipid分段配置

以上為ip頭某些字段情景講解，待續。