在 TCP/IP 協(xié)議中，使用 IP 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的包被稱為 IP 數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包都包含 IP 協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容。IP 協(xié)議規(guī)定的這些內(nèi)容被稱為 IP 數(shù)據(jù)報文（IP Datagram）或者 IP 數(shù)據(jù)報。

IP 數(shù)據(jù)報文由首部（稱為報頭）和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。

每個 IP 數(shù)據(jù)報都以一個 IP 報頭開始。源計算機構造這個 IP 報頭，而目的計算機利用 IP 報頭中封裝的信息處理數(shù)據(jù)。IP 報頭中包含大量的信息，如源 IP 地址、目的 IP 地址、數(shù)據(jù)報長度、IP 版本號等。每個信息都被稱為一個字段。

IP 數(shù)據(jù)報頭字段如圖所示。

IP 報頭的最小長度為 20 字節(jié)，上圖中每個字段的含義如下：

1) 版本（version）

占 4 位，表示 IP 協(xié)議的版本。通信雙方使用的 IP 協(xié)議版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號為 4，即 IPv4。

2) 首部長度（網(wǎng)際報頭長度IHL）

占 4 位，可表示的最大十進制數(shù)值是 15。這個字段所表示數(shù)的單位是 32 位字長（1 個 32 位字長是 4 字節(jié)）。因此，當 IP 的首部長度為 1111 時（即十進制的 15），首部長度就達到 60 字節(jié)。當 IP 分組的首部長度不是 4 字節(jié)的整數(shù)倍時，必須利用最后的填充字段加以填充。

數(shù)據(jù)部分永遠在 4 字節(jié)的整數(shù)倍開始，這樣在實現(xiàn) IP 協(xié)議時較為方便。首部長度限制為 60 字節(jié)的缺點是，長度有時可能不夠用，之所以限制長度為 60 字節(jié)，是希望用戶盡量減少開銷。最常用的首部長度就是 20 字節(jié)（即首部長度為 0101），這時不使用任何選項。

3) 區(qū)分服務（tos）

也被稱為服務類型，占 8 位，用來獲得更好的服務。這個字段在舊標準中叫做服務類型，但實際上一直沒有被使用過。1998 年 IETF 把這個字段改名為區(qū)分服務（Differentiated Services，DS）。只有在使用區(qū)分服務時，這個字段才起作用。

4) 總長度（totlen）

首部和數(shù)據(jù)之和，單位為字節(jié)?？傞L度字段為 16 位，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為 2^16-1=65535 字節(jié)。

5) 標識（identification）

用來標識數(shù)據(jù)報，占 16 位。IP 協(xié)議在存儲器中維持一個計數(shù)器。每產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)報，計數(shù)器就加 1，并將此值賦給標識字段。當數(shù)據(jù)報的長度超過網(wǎng)絡的 MTU，而必須分片時，這個標識字段的值就被復制到所有的數(shù)據(jù)報的標識字段中。具有相同的標識字段值的分片報文會被重組成原來的數(shù)據(jù)報。

6) 標志（flag）

占 3 位。第一位未使用，其值為 0。第二位稱為 DF（不分片），表示是否允許分片。取值為 0 時，表示允許分片；取值為 1 時，表示不允許分片。第三位稱為 MF（更多分片），表示是否還有分片正在傳輸，設置為 0 時，表示沒有更多分片需要發(fā)送，或數(shù)據(jù)報沒有分片。

7) 片偏移（offsetfrag）

占 13 位。當報文被分片后，該字段標記該分片在原報文中的相對位置。片偏移以 8 個字節(jié)為偏移單位。所以，除了最后一個分片，其他分片的偏移值都是 8 字節(jié)（64 位）的整數(shù)倍。

8) 生存時間（TTL）

表示數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中的壽命，占 8 位。該字段由發(fā)出數(shù)據(jù)報的源主機設置。其目的是防止無法交付的數(shù)據(jù)報無限制地在網(wǎng)絡中傳輸，從而消耗網(wǎng)絡資源。

路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報之前，先把 TTL 值減 1。若 TTL 值減少到 0，則丟棄這個數(shù)據(jù)報，不再轉(zhuǎn)發(fā)。因此，TTL 指明數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中最多可經(jīng)過多少個路由器。TTL 的最大數(shù)值為 255。若把 TTL 的初始值設為 1，則表示這個數(shù)據(jù)報只能在本局域網(wǎng)中傳送。 

9) 協(xié)議

表示該數(shù)據(jù)報文所攜帶的數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議類型，占 8 位。該字段可以方便目的主機的 IP 層知道按照什么協(xié)議來處理數(shù)據(jù)部分。不同的協(xié)議有專門不同的協(xié)議號。

例如，TCP 的協(xié)議號為 6，UDP 的協(xié)議號為 17，ICMP 的協(xié)議號為 1。

10) 首部檢驗和（checksum）

用于校驗數(shù)據(jù)報的首部，占 16 位。數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器，首部的字段都可能發(fā)生變化（如TTL），所以需要重新校驗。而數(shù)據(jù)部分不發(fā)生變化，所以不用重新生成校驗值。

11) 源地址

表示數(shù)據(jù)報的源 IP 地址，占 32 位。

12) 目的地址

表示數(shù)據(jù)報的目的 IP 地址，占 32 位。該字段用于校驗發(fā)送是否正確。

13) 可選字段

該字段用于一些可選的報頭設置，主要用于測試、調(diào)試和安全的目的。這些選項包括嚴格源路由（數(shù)據(jù)報必須經(jīng)過指定的路由）、網(wǎng)際時間戳（經(jīng)過每個路由器時的時間戳記錄）和安全限制。

14) 填充

由于可選字段中的長度不是固定的，使用若干個 0 填充該字段，可以保證整個報頭的長度是 32 位的整數(shù)倍。

15) 數(shù)據(jù)部分

表示傳輸層的數(shù)據(jù)，如保存 TCP、UDP、ICMP 或 IGMP 的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)部分的長度不固定。