1. IP介紹

IP是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。大家，如TCP、UDP、ICMP及IGMP數(shù)據(jù)，都是在IP數(shù)據(jù)報(bào)格式基礎(chǔ)上再封裝一層再來(lái)傳輸?shù)模ㄒ?jiàn)圖1 - 4）。

不可靠（unreliable）的意思是它不能保證 IP數(shù)據(jù)報(bào)能成功地到達(dá)目的地。 IP僅提供最好的傳輸服務(wù)。如果發(fā)生某種錯(cuò)誤時(shí)，如某個(gè)路由器暫時(shí)用完了緩沖區(qū)， IP有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤處理算法：丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)，然后發(fā)送 ICMP消息報(bào)給信源端。任何要求的可靠性必須由上層來(lái)提供（如TCP） 。

無(wú)連接（connectionless）這個(gè)術(shù)語(yǔ)的意思是I P并不維護(hù)任何關(guān)于后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)的狀態(tài)信息。每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的處理是相互獨(dú)立的。這也說(shuō)明， IP數(shù)據(jù)報(bào)可以不按發(fā)送順序接收。如果一信源向相同的信宿發(fā)送兩個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)報(bào)（先是 A，然后是B） ，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是獨(dú)立地進(jìn)行路由選擇，可能選擇不同的路線，因此B可能在A到達(dá)之前先到達(dá)。

2. IP首部

I P數(shù)據(jù)報(bào)的格式如圖3 - 1所示。普通的IP首部長(zhǎng)為20個(gè)字節(jié)，除非含有選項(xiàng)字段。

分析圖3 - 1中的首部。最高位在左邊，記為0 bit；最低位在右邊，記為31 bit。4個(gè)字節(jié)的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7 bit，其次8～15 bit，然后1 6～23 bit，最后是24~31 bit。這種傳輸次序稱作big endian字節(jié)序。由于TCP/IP首部中所有的二進(jìn)制整數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)都要求以這種次序，因此它又稱作網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。

目前的協(xié)議版本號(hào)是4，因此IP有時(shí)也稱作IPv4。

服務(wù)類型（TOS）字段包括一個(gè)3 bit的優(yōu)先權(quán)子字段（現(xiàn)在已被忽略） ，4 bit的TO S子字段和1 bit未用位但必須置0。4 bit的TO S分別代表：最小時(shí)延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費(fèi)用。

總長(zhǎng)度字段是指整個(gè)I P數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度，以字節(jié)為單位。

標(biāo)識(shí)字段唯一地標(biāo)識(shí)主機(jī)發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報(bào)。通常每發(fā)送一份報(bào)文它的值就會(huì)加 1。在大多數(shù)從伯克利派生出來(lái)的系統(tǒng)中，每發(fā)送一個(gè)I P數(shù)據(jù)報(bào)，I P層都要把一個(gè)內(nèi)核變量的值加1，不管交給IP的數(shù)據(jù)來(lái)自哪一層。內(nèi)核變量的初始值根據(jù)系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)的時(shí)間來(lái)設(shè)置。

TTL（time-to-live）生存時(shí)間字段設(shè)置了數(shù)據(jù)報(bào)可以經(jīng)過(guò)的最多路由器數(shù)。TTL的初始值由源主機(jī)設(shè)置（通常為3 2或6 4） ，一旦經(jīng)過(guò)一個(gè)處理它的路由器，它的值就減去1。當(dāng)該字段的值為0時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)就被丟棄，并發(fā)送 ICMP報(bào)文通知源主機(jī)。

協(xié)議字段可以識(shí)別是哪個(gè)協(xié)議向I P傳送數(shù)據(jù)。

首部檢驗(yàn)和字段是根據(jù)IP首部計(jì)算的檢驗(yàn)和碼。它不對(duì)首部后面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 ICMP、IGMP、UDP和TCP在它們各自的首部中均含有同時(shí)覆蓋首部和數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和碼。

目前，這些任選項(xiàng)定義如下：

? 安全和處理限制（用于軍事領(lǐng)域，詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn) RFC 1108[Kent 1991]）

? 記錄路徑（讓每個(gè)路由器都記下它的IP地址，見(jiàn)7 . 3節(jié)）

? 時(shí)間戳（讓每個(gè)路由器都記下它的IP地址和時(shí)間，見(jiàn)7 . 4節(jié)）

? 寬松的源站選路（為數(shù)據(jù)報(bào)指定一系列必須經(jīng)過(guò)的 IP地址，見(jiàn)8 . 5節(jié)）

? 嚴(yán)格的源站選路（與寬松的源站選路類似，但是要求只能經(jīng)過(guò)指定的這些地址，不能經(jīng)過(guò)其他的地址） 。

------------------------------------------以上內(nèi)容整理于《TCP/IP協(xié)議詳解：卷1》--------------------------------------

------------------------------------------以下內(nèi)容產(chǎn)生于代碼及分析--------------------------------------

3. IP宏定義實(shí)現(xiàn)

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//*******IP*******
//IP首部長(zhǎng)度
#defineIP_HEADER_LEN20

//IP版本號(hào)位置以太網(wǎng)首部2+6+6，與下面那個(gè)在用的時(shí)候上區(qū)別下
#defineIP_HEADER_LEN_VER_P0xe

//IP版本號(hào)位置以太網(wǎng)首部2+6+6
#defineIP_P0xe
//IP16位標(biāo)志位置
#defineIP_FLAGS_P0x14
//IP生存時(shí)間位置
#defineIP_TTL_P0x16
//IP協(xié)議類型位置，如ICMP,TCP,UDP1個(gè)字節(jié)
#defineIP_PROTO_P0x17
//首部校驗(yàn)和
#defineIP_CHECKSUM_P0x18
//IP源地址位置14+12
#defineIP_SRC_P0x1a
//IP目標(biāo)地址位置14+12+4
#defineIP_DST_P0x1e

//IP總長(zhǎng)度
#defineIP_TOTLEN_H_P0x10
#defineIP_TOTLEN_L_P0x11

//協(xié)議類型
#defineIP_PROTO_ICMP_V0x01
#defineIP_PROTO_TCP_V0x06
#defineIP_PROTO_UDP_V0x11

4. IP函數(shù)實(shí)現(xiàn)

以太網(wǎng)的header在IP的header之前，很簡(jiǎn)單的，介紹先。

配置以太網(wǎng)的頭，為14字節(jié)：6字節(jié)目的mac地址+6字節(jié)源mac地址+2字節(jié)協(xié)議類型

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//makeareturnethheaderfromareceivedethpacket
voidmake_eth(unsignedchar*buf)
{
unsignedchari=0;

//copythedestinationmacfromthesourceandfillmymacintosrc
while(i{
buf[ETH_DST_MAC+i]=buf[ETH_SRC_MAC+i];
buf[ETH_SRC_MAC+i]=macaddr[i];
i++;
}
}

展開(kāi)之后如下所示，其在以太網(wǎng)幀中的位置與之前的宏定義是一一對(duì)應(yīng)的。

IP與ARP一樣，需要判定是不是發(fā)給本機(jī)的(eth_type_is_ip_and_my_ip函數(shù))，還有與填充make_eth 函數(shù)一樣需要填充函數(shù)(make_ip函數(shù))，此外還有填充其他雜七雜八和16位首部校驗(yàn)和函數(shù)(fill_ip_hdr_checksum函數(shù))

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//判定過(guò)程與eth_type_is_arp_and_my_ip類似
unsignedchareth_type_is_ip_and_my_ip(unsignedchar*buf,unsignedintlen)
{
unsignedchari=0;

//eth+ip+udpheaderis42
if(len{
return(0);
}

if(buf[ETH_TYPE_H_P]!=ETHTYPE_IP_H_V||buf[ETH_TYPE_L_P]!=ETHTYPE_IP_L_V)
{
return(0);
}

if(buf[IP_HEADER_LEN_VER_P]!=0x45)
{
//mustbeIPV4and20byteheader
return(0);
}

while(i{
if(buf[IP_DST_P+i]!=ipaddr[i])
{
return(0);
}

i++;
}

return(1);
}
//下面那個(gè)ip填充函數(shù)調(diào)用它，主要是補(bǔ)充填充和校驗(yàn)和
voidfill_ip_hdr_checksum(unsignedchar*buf)
{
unsignedintck;
//clearthe2bytechecksum
buf[IP_CHECKSUM_P]=0;
buf[IP_CHECKSUM_P+1]=0;
buf[IP_FLAGS_P]=0x40;//don'tfragment
buf[IP_FLAGS_P+1]=0;//fragementoffset
buf[IP_TTL_P]=64;//ttl
//calculatethechecksum:
//校驗(yàn)和計(jì)算，在下下面那個(gè)函數(shù)里面，輸入?yún)?shù)的含義下面看就曉得了
ck=checksum(&buf[IP_P],IP_HEADER_LEN,0);
buf[IP_CHECKSUM_P]=ck>>8;
buf[IP_CHECKSUM_P+1]=ck&0xff;
}

//makeareturnipheaderfromareceivedippacket
//與以太網(wǎng)填充函數(shù)類似，填充ip地址
voidmake_ip(unsignedchar*buf)
{
unsignedchari=0;

while(i{
buf[IP_DST_P+i]=buf[IP_SRC_P+i];
buf[IP_SRC_P+i]=ipaddr[i];
i++;
}

fill_ip_hdr_checksum(buf);
}

5. IP校驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)

校驗(yàn)和函數(shù)式如何得出校驗(yàn)和值的呢？看《TCP/IP協(xié)議詳解：卷1》里面咋說(shuō)的吧。

”為了計(jì)算一份數(shù)據(jù)報(bào)的 IP檢驗(yàn)和，首先把檢驗(yàn)和字段置為 0。然后，對(duì)首部中每個(gè) 16 bit進(jìn)行二進(jìn)制反碼求和（整個(gè)首部看成是由一串 16 bit的字組成） ，結(jié)果存在檢驗(yàn)和字段中。當(dāng)收到一份I P數(shù)據(jù)報(bào)后，同樣對(duì)首部中每個(gè)16 bit進(jìn)行二進(jìn)制反碼的求和。由于接收方在計(jì)算過(guò)程中包含了發(fā)送方存在首部中的檢驗(yàn)和，因此，如果首部在傳輸過(guò)程中