IPv4

版本（Version）

4bit的版本字段表示IP的版本号。如果为0100表示IPv4，如果为0110表示IPv6。

Internet头部长度（Internet Header Length）

4bit的首部长度字段表示IP首部的总长度，其中包括选项字段（如果有）。该字段的表示的长度单位为32bit（4 bytes），因此首部长度最大为15(1111)×32bit=60bytes。在没有选项时，该字段的值为5，表示普通的IP包头长度20bytes

服务类型（Type of Service）

该字段长度为8比特位。被分为俩个部分，前6位被称为区分服务字段(DS)；后2位是显示拥塞通知字(ECN)，用于QS。

总长度（Total Length）

16个bit的总长度字段表示整个IP数据报的长度，以字节为单位。通过这个字段和IHL字段，我们知道数据报的数据部分从哪里开始，以及它的长度。所以IP数据报的最大长度为16个1=65535bytes。

标识（Identification）

16bit的标识字段唯一的标识主机发送的每一份数据报，由主机生成具有唯一性。通常每发送一份报文该值加1。该值在数据包分片时，会复制到每一个片中。所以在重组分片包的时候会观察该值，把该值相同的分片收集到一起重组。

标志（Flag）

3bit的标识字段每一位都有特定的含义，该字段主要用来分片和重组。

第1个bit为保留位（Reserved Bit），一般为0。

第2个bit为不分片位（Don’t Fragment），当为1时标识未分片，0则标识被分片。

第3个bit为更多片位（More Fragment），该位表示后面是否还有更多的分片，置位1时表示后面还有，所以除了最后一片报文，其他分片报文该位全部置1。

片偏移（Fragment Offset）

13bit的片偏移字段表示分片时，每一个分片的数据字段偏移原始数据报开始处的位置。比如原始数据报的数据字段总长为1461bytes，使用TCP传输协议，那么对该数据报进行分片，第一片的offset字段为0，第二片的offset字段就应该为1460。

生存时间（Time To Live）

8bit的生存时间字段表示该IP数据包可以经过的路由器的最大数量。每经过一台路由器该字段的值减1。如果该字段的值减到了0还没有送达目的地，那么该IP数据包将被丢弃。

协议（Protocol）

8bit的协议字段表示在IP上层承载的是什么协议。比如：0x01表示ICMP协议、0x06表示TCP协议、0x11表示UDP协议等。

首部校验和（Header Checksum）

16bit的首部校验和字段用来使接收端检验收到的报文是否正确。该字段只对IP首部计算校验和不包含后面的数据字段。数据区的错误留待上层协议处理。

选项（Option）

一般不使用该字段，该字段的值以32bit为单位，不足时以0补充。

IPv6

版本（Version）

版本字段用来表示IP数据报使用的是IPv6协议封装，占4位，对应值为6（0110）。

通信分类（Traffic Class）

通信分类字段用来标识对应IPv6的通信流类别，或者说是优先级别，占8位，类似于IPv4中的ToS（服务类型）字段。

流标签（Flow Label）

流标签字段是IPv6数据报中新增的一个字段，占20位，用于区分实时流量类型。流标签字段有源节点分配，通过流标签、源地址、目的地址三元组方式就可以唯一标识一条通信流，而不用像IPv4那样需要使用五元组方式（源地址、目的地址、源端口、目的端口和传输层协议号），提高报文处理效率。

有效载荷长度（PayLoad Length）

有效载荷长度字段是以字节为单位的标识IPv6数据报中有效载荷部分（包括所有扩展报头部分）的总长度，也就是除了IPv6的基本报头以外的其他部分的总长度，占20位。

下一个头部（Next Header）

下一个头部字段用来标识当前报头（或者扩展报头）的下一个头部类型，占8位。每种扩展报头都有其对应的值。下一个头部字段内定义的扩展报头类型与IPv4中的协议字段值类似，但在IPv6数据报中紧接着IPv6报头的可能是IPv6扩展报头。

跳数限制（Hop Limit）

跳数限制于IPv4报文中的TTL字段类似，指定了报文可以有效转发的次数，占8位。报文每经过一个路由器结点，跳数值就减1，当此字段值减到0时，则直接丢弃该报文。

源地址（Source IP Address）

源IP地址字段标识了发送该IPv6报文源节点的IPv6地址，占128位。

目的IP地址（Destination IP Address）

目的IP地址字段标识了IPv6报文的接受节点的IPv6地址，占128位。

扩展头部

由于在IPv4的报头中包含了几乎所有的可选项，因此每个中间路由器都必须检查这些选项是否存在。在IPv6中，这些相关选项被统一移到了扩展报头中，这样中间路由器不必处理每一个可能出现的选项（仅有“逐跳选项”报头是必须要处理的），提高了处理器处理数据报文的速度，也提高了其转发的性能。

IPv6扩展报头附加在IPv6报头目的IP地址字段后面，可以有0个，或者多个扩展报头。主要的IPv6扩展报头有一下几类：

逐跳选项头（Hop-by-hop Options Header）

本扩展报头类型值为0，此扩展报头须被转发路径所有节点处理。目前在路由告警（RSVP和MLDv1）与Jumbo帧处理中使用了逐跳选项头，因为路由告警需要通知到转发路径中所有结点，而Jumbo帧是长度超过65535字节的报文，传输这种报文需要转发路径中所有结点都能正常处理。

目的选项头（Destination Options Header）

本扩展报头类型值为60，只可能出现在两个位置：路由头前，这是此选项头被目的节点和路由头中指定的结点处理；上层头前（任何的ESP头后），此时只能被目的结点处理。

路由头（Routing Header）

本扩展报头类型值为43，用于源路由选项和移动IPv6。

分段头

本扩展报头类型值为44，用于标识数据报的分段，在IPv4中就有对应的字段。当源节点发送的报文超过传输链路MTU（源节点和目的节点之间传输路径的MTU）时，需要对报文进行分段时使用。

认证头

本扩展报头类型值为51，用于IPSec，提供报文验证，完整性检查。

封装安全有效载荷头

本扩展头类型值为50，用于IPSec，提供报文验证、完整性检查差和加密。

上层头

这是用来标识数据报中上层协议类型，如TCP、UDP、ICMP等。

注意：目的选项头最多出现两次，一次在路由头前，一次在上层协议头前，其他选项头最多只能出现一次。IPv6节点必须能够处理选项头（逐跳选项头除外，它固定只能紧随基本报头之后）在任意位置出现，以保证互通性。