對於網路工程師而言，報文格式是基礎，尤其是對於IPv4報文頭的格式及其各欄位的功能更是必備技能。

IPv4報文頭格式及各欄位功能：

IPv4報文頭格式

各欄位功能：

1、版本號（Version）：長度 4 bit 。標識目前採用的 IP 協議的版本號。一般的值為 0100（IPv4），0110（IPv6）

2、IP 報頭長度（Header Length）：長度 4 bit 。這個欄位的作用是為了描述 IP 報頭的長度，因為在 IP 報頭中有變長的可選部分。該部分佔 4 個 bit，長度單位為 4 個位元組，即本區域值 = IP 頭部長度（單位為位元組）/ 長度單位（4 個位元組）。因此，一個 IP 報頭的長度最長為 “ 1111 ”，即 15 x 4 個位元組 = 60 個位元組。IP 報頭最小長度為 20 位元組。

3、服務型別（Type of Service）：長度 8 bit 。8 位按位被如下定義：PPP DTRC0（更多詳細資訊可以參見 RFC1340 和 RFC1349）

PPP：前 3 位，定義包的優先順序，取值越大資料越重要

000 普通（Routine）

001 優先的（Priority）

010 立即的傳送（Immediate）

011 閃電式的（Flash）

100 比閃電還閃電式的（Flash Override）

101 CRI / TIC / ECP（找不到這個詞的翻譯）

110 網間控制（Internetwork Control）

111 網路控制（Network Control）

DTRCO：後 5 位

D 時延：0：普通，1：延遲儘量小

T 吞吐量：0：普通，1：流量儘量大

R 可靠性：0：普通，1：可靠性儘量大

M 傳輸成本：0：普通，1：成本儘量小

0 最後一位被保留，恆定為 0

4、IP 包總長度（Total Length）：長度 16 bit 。以位元組為單位計算的 IP 包的長度（包括頭部和資料），所以 IP 包最大長度 65535 位元組。所以，資料包有效載荷的大小 = IP 包總長度（Total Length）- IP 報頭長度（Header Length）。

5、識別符號（Identifier）：長度 16 bit 。該欄位和 Flags 和 Fragment Offest 欄位聯合使用，對較大的上層資料包進行分段（fragment）操作。路由器將一個包拆分後，所有拆分開的小包被標記相同的值，以便目的端裝置能夠區分哪個包屬於被拆分開的包的一部分。

6、標記（Flags）：長度 3 bit 。

該欄位第一位不使用。

第二位是 DF（Don’t Fragment）位，DF 位設為 1 時表明路由器不能對該上層資料包分段。如果一個上層資料包無法在不分段的情況下進行轉發，則路由器會丟棄該上層資料包並返回一個錯誤資訊。

第三位是 MF（More Fragments）位，當路由器對一個上層資料包分段，則路由器會在除了最後一個分段的 IP 包的報頭中將 MF 位設為 1 。

7、片偏移（Fragment Offset）：長度 13 bit，以 8 個八位組為單位。表示該 IP 包在該組分片包中位置，接收端靠此來組裝還原 IP 包。

8、生存時間（TTL）：長度 8 bit，設計之初是以秒（s）為單位的，但實際以跳數為單位，建議的預設值為 64 。當 IP 包進行傳送時，先會對該欄位賦予某個特定的值。當 IP 包經過每一個沿途的路由器的時候，每個沿途的路由器會將 IP 包的 TTL 值減少 1 。如果 TTL 減少為 0，則該 IP 包會被丟棄。這個欄位可以防止由於路由環路而導致 IP 包在網路中不停被轉發。

9、協議（Protocol）：長度 8 bit 。標識了上層所使用的協議。以下是比較常用的協議號：1 ICMP；2 IGMP；6 TCP；17 UDP；88 IGRP；89 OSPF 。

10、頭部校驗（Header Checksum）：長度 16 bit 。用來做 IP 頭部的正確性檢測，但不包含資料部分。 因為每個路由器要改變 TTL 的值，所以路由器會為每個透過的資料包重新計算這個值（RFC1141 討論了一些簡化計算的策略）。

11、起源和目標地址（Source and Destination Addresses）：這兩個地址都是 32 bit 。標識了這個 IP 包的起源和目標地址。要注意除非使用 NAT，否則整個傳輸的過程中，這兩個地址不會改變。

12、可選項（Options）：這是一個可變長的欄位。該欄位屬於可選項，主要用於測試，由起源裝置根據需要改寫。可選專案包含以下內容：

鬆散源路由（Loose source routing）：給出一連串路由器介面的 IP 地址。IP 包必須沿著這些 IP 地址傳送，但是允許在相繼的兩個 IP 地址之間跳過多個路由器。

嚴格源路由（Strict source routing）：給出一連串路由器介面的 IP 地址。IP 包必須沿著這些 IP 地址傳送，如果下一跳不在 IP 地址表中則表示發生錯誤。

路由記錄（Record route）：當 IP 包離開每個路由器的時候記錄路由器的出站介面的 IP 地址。

時間戳（Timestamps）：當 IP 包離開每個路由器的時候記錄時間。

填充（Padding）：因為 IP 報頭長度（Header Length）部分的單位為 32 bit，所以 IP 報頭的長度必須為 32 bit 的整數倍。因此，在可選項後面，IP 協議會填充若干個 0，以達到 32 bit 的整數倍。

UDP則與TCP不同，UDP包頭內有總長度欄位，同樣為兩個位元組，因此UDP資料包的總長度被限制為65535，這樣恰好可以放進一個IP包內，使得 UDP/IP協議棧的實現非常簡單和高效。65535再減去UDP頭本身所佔據的8個位元組，UDP服務中的最大有效載荷長度僅為65527（好像還要減去IP頭20個位元組，最後為65507）。這個值也就是

你在呼叫getsockopt()時指定SO_MAX_MSG_SIZE所得到返回值，任何使用SOCK_DGRAM屬性的socket，一次send的 資料都不能超過這個值，否則必然得到一個錯誤。