20174年7月5日

參考資料：

《Linux高效能伺服器程式設計》       

linux-2.6.32原始碼

《TCP/IP詳解》（卷一）

         網路程式設計最重要的一個環節就是要理清TCP/IP傳輸協議棧。而協議棧的學習自然的少不了最關鍵的一個環節就是協議的分析。

首先是IPv4的首部資訊：

如果涉及到程式設計在linux下/usr/include/netinet/ip.h中對首部欄位有相關的定義。

         4位版本號（IPv4則值為4）

         4位首部長度（注意4位表示的最大值為15，而該欄位用4位元組表示一個字所有首部長度最大值為60這也說明了擴充套件部分【也就是選項部分】最大值為40個位元組）

         8位服務型別

         16位總長度：整個IP資料報長度，以位元組為單位。所以最大長度應該是65535位元組。由於MTU的限制，超過MTU的部分將會涉及到分片。針對分片後面也會有相關的介紹。

         16位標識：唯一的標識一個主機發送的資料報，需要註明的是這個數值由系統開始隨機分配，後面每傳送一個數據報其值都會加1.

         3位標誌：第一位保留，第二位DF表示禁止分片。如果該位設定則不能對資料包分片，如果資料包長度超過MTU則會直接丟棄併產生ICMP差錯報文。第三位MF表示更多分片除了最後一個數據報，其他分片都要置為1.

         13

         8位生存時間。

         8位協議：區分上層協議

         16位首部校驗和

         32位源和目的IP地址。

         選項欄位為可邊長資訊部分，最多包含40個位元組，其中包括，記錄路由、時間戳、鬆散源路由選擇、嚴格源路由選擇。

IP模組的基本工作流程如下：（摘自部落格圖：http://book.51cto.com/art/201306/400253.htm）

         通過上圖可以清晰的理解和分析清楚IP模組的具體工作流程。而針對地址耗盡的問題提出了IPv6，下圖中貼出ipv6的首部報文格式：

         4位版本號：與ipv4 的版本號一樣，ipv6版本號的值為6

         12位通訊型別：指示資料流通訊型別或者優先順序和ipv4的TOS欄位類似

         20位流標籤：用於對連線的服務質量有一定要求的通訊，如語音、視訊等。

         16位淨荷長度：除ipv6首部以外所有資料部分和擴充套件頭部資料長度之和。

         8位下一個包頭：指出記下來的報頭型別

         8位跳數限制：類似於RTT值。

注意：擴充套件頭部沒有詳細說明，該部分內容可以查閱相關資料。

總結：

         與ipv4不同在於ipv6首部沒有選項欄位，而且首部長度固定為40個位元組（ipv4如果沒有選項欄位則首部固定長度為20位元組）而且ipv6和ipv4並沒有包含關係，兩者是兩種完全不同的協議。在作業系統中兩種協議也是各自獨立的執行。（這也是為什麼使用雙協議棧比較佔系統資源的原因）在乙太網幀的封裝中ipv4協議型別值為0X0800而ipv6的乙太網封裝則為0X86dd。在程式設計過程中如果要對協議進行解析，可以通過該欄位區分。這也進一步說明了兩種協議的獨立性。