IPv4报文格式

深入了解 IPv4 的数据包头部结构

IPv4 头部结构 (20-60字节)

0481631

Version

4位

IHL

4位

Type of Service

8位

Total Length

16位

Identification

12345

16位

Flags

3位

Fragment Offset

13位

Time to Live

8位

Protocol

6 (TCP)

8位

Header Checksum

0x1A2B

16位

Source Address

32位

Destination Address

42.202.165.132

32位

基本长度:20字节 (160位)

最大长度:60字节 (480位)

字段总数:12个字段

字段详细信息

点击上方字段查看详细信息

🖱️

点击头部字段查看详细信息

IPv4 vs IPv6 头部对比

IPv4 头部 (20-60字节)

版本:4

头部长度:可变 (20-60字节)

字段数量:12个基本字段

地址长度:32位 (4字节)

校验和:有头部校验和

分片:路由器可分片

选项:可变长度选项

IPv6 头部 (40字节)

版本:6

头部长度:固定 (40字节)

字段数量:8个字段

地址长度:128位 (16字节)

校验和:无头部校验和

分片:仅源主机分片

选项:扩展头部机制

IPv6 相比 IPv4 的改进

📈

地址空间扩展

从32位扩展到128位，解决地址耗尽问题

⚡

处理效率提升

固定头部长度，简化路由器处理逻辑

🔧

扩展性增强

扩展头部机制，支持更灵活的选项处理

🛡️

安全性提升

原生支持IPSec，提供端到端安全

IPv4 面临的挑战

🚨

地址耗尽

32位地址空间不足，需要NAT等技术缓解

🐌

处理复杂

可变长度头部增加路由器处理复杂度

🔒

安全性不足

缺乏原生安全机制，需要额外协议支持

📱

移动性支持

移动设备漫游支持不够完善

IPv4 选项字段

IPv4 头部可包含0-40字节的选项字段，用于扩展基本功能。选项字段长度可变，必须按32位边界对齐。

选项字段结构

选项格式: 类型(8位) + 长度(8位) + 数据(可变)

填充: 不足32位边界时使用0填充

最大长度: 40字节 (总头部长度60字节 - 基本头部20字节)

常见选项类型

End of Option List (选项列表结束)

类型: 0

标识选项列表的结束。

用途: 选项列表终止符

安全性: 无安全风险

No Operation (空操作)

类型: 1

用于选项对齐的填充字节。

用途: 选项对齐填充

安全性: 无安全风险

Record Route (记录路由)

类型: 7

记录数据包经过的路由器IP地址。

用途: 网络诊断和路径追踪

安全性: 可能泄露网络拓扑信息

Strict Source Route (严格源路由)

类型: 9

指定数据包必须经过的完整路径。

用途: 强制路径控制

安全性: 高安全风险，可被恶意利用

Loose Source Route (宽松源路由)

类型: 3

指定数据包必须经过的部分路径。

用途: 部分路径控制

安全性: 中等安全风险

Internet Timestamp (互联网时间戳)

类型: 4

记录数据包经过路由器的时间戳。

用途: 网络延迟测量

安全性: 可能泄露网络信息

Router Alert (路由器警告)

类型: 20

提示路由器需要特别处理此数据包。

用途: 协议扩展和特殊处理

安全性: 可能被滥用影响性能

Extended Security (扩展安全)

类型: 25

提供额外的安全标识信息。

用途: 军用和政府网络

安全性: 增强安全性

选项字段的限制

⚠️

处理复杂度

可变长度增加路由器处理复杂度，影响转发性能

🚫

防火墙问题

许多防火墙丢弃带有选项的IP包，影响传输

🔄

兼容性问题

不同设备对选项处理不一致，可能导致连接问题

🛡️

安全风险

某些选项可能被恶意利用，如源路由攻击

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