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IP數據報頭部格式如圖2.21所示。它由20字節(jié)的固定長度部分和可變長度的任選部分組成。傳送順序是從上至下逐行發(fā)送，每行從左至右逐比特發(fā)送。各字段的意義為：
(1)版本(Version):4比特，給出生成該數據報的IP協(xié)議版本號。接收方如發(fā)現它與軟件設定的版本號不符，則拒絕接收，以免按舊的格式錯誤地解釋數據報內容。
(2)頭部長度(IHL):4比特，給出頭部長度，長度單位為32bit字長。其最小長度為5,最大長度為15,即任選部分最大長度為40字節(jié)。
(3)服務類型(TypeofService):8比特，用于主機告訴通信子網，它需要什么樣的服務。其結構如圖2.22所示。
3比特的優(yōu)先級(Precedence)子字段指明數據報的重要程度，按升序排序，"o"為正常優(yōu)先級，"7"為網絡控制分組，可供網絡擁塞控制使用。標志位D、T、R分別表示主機對時延、吞吐址和可靠性的要
求；若相應位置"1"'表示希望低時延、高吞吐鼠和高可靠性。此信息可供路由器選路時參考。例如，話音通信可置D=1,大塊文件傳送可置T=1,路由器據此可選低時延的租用線或高吞吐量的衛(wèi)星鏈路，還可根據要求確定路由算法中的成本函數。因為任何一種選擇只能是各種性能的折衷，所以將D、T、R比特均置為"1"是沒有什么意義的。另外它們圖2.22服務類型字段結構只是一種參考信息，并非強制要求，路由器找不到合適路由仍然要轉發(fā)此數據報的，因為IP本身只提供盡力而為的無連接服務。
盡管目前網絡中的路由器對此子字段均不予處理，但是在理論上該子字段具有重要的意義。目前正在研究中的IP網絡中的區(qū)別性業(yè)務就要以此為基礎劃分不同業(yè)務類別，予以不同的處理。IPV6除了保留此子字段外，還新定義了3個字節(jié)的“流標記＂，意圖進一步細化對數據流的類型劃分。
(4)總長度：16比特，指示包括頭部和數據部分的數據報總長，長度單位為字節(jié)。最大指示長度可為65535字節(jié)。目前該上限值尚有富裕，對于最近出現的于兆比特網絡該長度就顯得短了。
(5)標識(Identification):16比特。用于數據報分片操作。
每個網絡都對允許傳送的分組最大長度有一定的限制，稱之為MTU。其限制因素很多，例如：硬件限制(TDM時隙寬度）、操作系統(tǒng)（緩沖區(qū)長度）、分組協(xié)議（長度字段的比特數）、某些國內或國際標準所限希望減少重發(fā)次數；避免一個分組過長占用信道等。典型的MTU值，在以太網中約為1500字節(jié)，在FDDI中約為4470字節(jié)，在A1M網中僅為48字節(jié)。因此，在傳送中途遇到MTU小于IP數據報長度的網絡，就要求路由器將數據報分片(fragmentation)。為了使目的主機能夠正確地重裝，要求每個片段具有相同的標識值，以識別它是屬于哪個數據報的。
(6)DF(DontFragment)比特：該位置"1"表示本數據報不能分片，因為目的主機不具備分片重裝的能力，這樣路由器可能不得不選擇某個非最優(yōu)的路由。如果路由器不能不分片，則丟棄該數據報，并向源主機回送一個錯誤信息。
(7)MF(MoreFragment)比特：該位置"1"指示還有后續(xù)分片，僅最后一個片段的MF=O。
(8)片段偏移值：13比特，指示本片段數據部分的首字節(jié)在原始數據報數據部分中的位置。偏移值的長度單位為8個字節(jié)，因為協(xié)議規(guī)定除最后一個片段外，每個片段的長度單位應為8字節(jié)的整數倍。第一個片段的偏移值恒為零。
這樣，源主機可以根據需要任意選擇合適的數據報大小，分片由網絡中的路由器自動進行，目的主機根據片段偏移值重裝數據報，它并不要求各片段按序到達，最后根據各片段的偏移值和最后一個片段的長度可以知道片段是否收全，能否重裝成原始的數據報。
(9)生存時間TIL-(Timetolive):8比特，又稱壽命。單位為秒。源點發(fā)出W報時賦予一個初值，以后每經過一個路由器應根據排隊和處理時延減去若干個單位。由于時延估計較為困難，實際做法是每經過一跳減l。當此值減為0時，該數據報就被丟棄，并向源主機發(fā)送一個告警分組。設置此參數的意義是防止由于路由表故障使數據報轉發(fā)在網絡中出現死循環(huán)或者超長路由。
(10)協(xié)議：8比特，指示該數據報應送給哪一個運輸層進程，在整個Internet中為統(tǒng)一編號，由RFC1700規(guī)定。例如，TCP為6,UDP為17。
