IPv4是什么？

深入剖析IPv4和IPv6 深入剖析IP协议，大部分时间就是深入剖析IP头部协议，随着现在的IPv6马上的普及，我们今天就来详细分析一下IPv4和IPv6的头部。

IPv4

1.版本号：占四位，就是IP协议的版本，通信双方的IP协议必须要达到一致，IPv4的版本就是4.

2.首部长度：占四位，因为长度为四比特，所以首部长度的最大值为1111，15，又因为首部长度代表的单位长度为32个字（也就是4个字节），所以首部长度的最小值就是0101，当然，也确实如此，大部分的ip头部中首部字节都是0101.也就是5*4=20个字节，如果是最大值15的话，ip首部的最大值就是60个字节，所以记好了，ipv4首部长度的最大值就是60，当然当中我们又能发现，IPv4的首段长度一定是4字节的整数倍，要是不是怎么办呢？别急，后面的填充字段会自动填充补齐到4字节的整数倍的。

3.区分服务：这个没有什么用处，也没有什么好讲的了，只要自动这玩意占八位，一个字节就可以了。

4.总长度：占16位，这个的意思就是ip数据报中首部和数据的总和的长度，因为占16位，所以很好理解，总长度的最大值就是2的16次方减一，65535，这玩意也对应着还有一个很简单的概念，最大传输单元mtu，意味着一个IP数据报的最大长度就只能装下65535个字节，要是传输的长度超过这个怎么办，很简单，分片。

对于最大传输单元，我们可以调用netstat -in来进行查看：

 对于分片我们放在片偏移里面进行详细分析。

5.标识：占16位，标识这玩意很好理解，IP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。但这个标识并不是平常的序号，因为IP是 无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的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片的标识字段中，等到重组的时候，相同标识符的值的数据报就会被重新组装成一个数据报。

6.标志：占三位，一般有用的是前两位，

最低位叫做MF，MF=1表示后面还有若干个数据报，MF=0表示这已经是最后一个数据报了。

中间位叫做DF，DF表示不能进行分片，DF=0才可以进行分片操作。

7.片偏移：占13位，片偏移就是，在原来的数据报分片以后，该片在原分组中的相对位置，片偏移中的基本单位是8字节，所以，也就是说，只要是分片，每个分片的长度都是8字节的整数倍，最后一个分片不够八字节的一样是填充。

8.生存时间ttl：占8位，（time to live），表明数据报在网络中的寿命，这个值被设定成跳数，顾名思义，就是这个数据报可以经过多少个路由器的数量，每经过一个路由器，该值就减一，减到为零的时候就被抛弃，显而易见，这个跳数的最大值就是2的8次方减一，255.

9.协议：就是用来指明数据报携带了哪种协议，占8位。

10.首部效验和：占16位，这个字段用来效验数据报首段，下面给出简单的计算方法：

 首先在发送端的时候，将效验和全部置为0，然后把数据报首段数据全部进行反码相加，得到的值为效验和，放入首段效验和里面，然后接收端将数据报首段数据和效验和一起全部反码相加，最后若是得到零，则保留，若是不为零，则说明数据报在传输的过程中发生了改变，则丢弃该数据报。

11.IP源地址：占32位，将IP地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每4个字节首尾互换，将2、3字节互换。

12.目的地址：也占32位，转换方法和来源IP地址一样。

13.到了可变部分IPv4的头部基本上就已经讲完了，增加头部的可变选项实际上就是增加了数据报的功能，可变选项在实际上是很少用到的。

在IP协议中，IP协议是面向非连接的，所谓的非连接就是在数据的传递过程中，不需要检测网络是否连通，所以是不可靠的数据报协议。IP协议主要用于在主机之间的寻址和选择数据包路由。

IPv6 与IPv4相比，IPv6的头部做了如下修改：

1.取消了首部长度，因为IPv6的首部长度是固定40个字节。

2.取消了服务类型，因为流标号和优先级结合起来实现了服务类型的功能。

3.取消了总长度字段，改用为有效载荷长度，有效载荷就是后面的扩展首部加上数据报中的数据。

4.取消了标识，标志和片偏移，因为这些功能都包含在了扩展首部里面。

5.取消了协议字段，改用为下一个首部，功能不变，这样更容易理解。

6.取消了生存时间ttl，改用为跳数限制，功能不变，这样更容易理解，更形象了。

7.取消了首部效验和，这样加快了路由器对数据报的处理速度，在数据链路层中，当我们发现有差错的帧就会抛弃，在运输层中，在udp中，当发现有差错就会抛弃，在tcp中，当发现有差错就会重传，直到传送到目的进程为止。因此在网路层的检测就可以精简掉。

8，取消了选项字段，功能归并在了扩展首部上。