linux源码分析之IP（1） -- ip.h

在IP层的分组叫做数据报。本节主要介绍数据报的格式，以及在 linux 中是如何定义IP分组头格式。

首先，数据报的格式如下：


其中：
1、版本：有版本4和版本6
2、首部长度：定义数据报的总长度，以4字节为单位计算。首部长度在 20~60字节之间。
3、服务类型：前三位为优先位，后面两位为TOS位，最后一位没有使用。
4、总长度：定义以字节计的数据报总长度（首部加上数据），故数据报长度限制为65535
5、标识：标志从源主机发出的数据报。该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用，对较大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器    将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。
6、标志：该字段第一位不使用。第二位是DF（Don‘t Fragment）位，DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在    不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数    据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。
8、分片偏移：表示这个分片在整个数据报中的相对位置，偏移值以8字节为度量单位
9、生存时间：当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减        少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。
10、协议：定义使用IP层服务的高层协议。
11、检验和：用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值
12、源地址：定义源点的IP地址    
13：目的地址：定义终点的IP地址
14、选项：这是可变部分，对数据报来说不是必须的，主要用于网络的测试和排错。


接下来，我们来看看 linux 中对于 IP头部 的定义
include/linux/ip.h
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#ifndef _LINUX_IP_H
#define _LINUX_IP_H
#include <linux/types.h>
#include <asm/byteorder.h>

#define IPTOS_TOS_MASK          0x1E
#define IPTOS_TOS(tos)          ((tos)&IPTOS_TOS_MASK)
#define IPTOS_LOWDELAY          0x10
#define IPTOS_THROUGHPUT        0x08
#define IPTOS_RELIABILITY       0x04
#define IPTOS_MINCOST           0x02

#define IPTOS_PREC_MASK         0xE0
#define IPTOS_PREC(tos)         ((tos)&IPTOS_PREC_MASK)
#define IPTOS_PREC_NETCONTROL           0xe0
#define IPTOS_PREC_INTERNETCONTROL      0xc0
#define IPTOS_PREC_CRITIC_ECP           0xa0
#define IPTOS_PREC_FLASHOVERRIDE        0x80
#define IPTOS_PREC_FLASH                0x60
#define IPTOS_PREC_IMMEDIATE            0x40
#define IPTOS_PREC_PRIORITY             0x20
#define IPTOS_PREC_ROUTINE              0x00

/* IP options */
#define IPOPT_COPY              0x80
#define IPOPT_CLASS_MASK        0x60
#define IPOPT_NUMBER_MASK       0x1f

#define IPOPT_COPIED(o)         ((o)&IPOPT_COPY)
#define IPOPT_CLASS(o)          ((o)&IPOPT_CLASS_MASK)
#define IPOPT_NUMBER(o)         ((o)&IPOPT_NUMBER_MASK)

#define IPOPT_CONTROL           0x00
#define IPOPT_RESERVED1         0x20
#define IPOPT_MEASUREMENT       0x40
#define IPOPT_RESERVED2         0x60

#define IPOPT_END       (0 |IPOPT_CONTROL)
#define IPOPT_NOOP      (1 |IPOPT_CONTROL)
#define IPOPT_SEC       (2 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)
#define IPOPT_LSRR      (3 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)
#define IPOPT_TIMESTAMP (4 |IPOPT_MEASUREMENT)
#define IPOPT_CIPSO     (6 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)
#define IPOPT_RR        (7 |IPOPT_CONTROL)
#define IPOPT_SID       (8 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)
#define IPOPT_SSRR      (9 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)
#define IPOPT_RA        (20|IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)

#define IPVERSION       4
#define MAXTTL          255
#define IPDEFTTL        64

#define IPOPT_OPTVAL 0
#define IPOPT_OLEN   1
#define IPOPT_OFFSET 2
#define IPOPT_MINOFF 4
#define MAX_IPOPTLEN 40
#define IPOPT_NOP IPOPT_NOOP
#define IPOPT_EOL IPOPT_END
#define IPOPT_TS  IPOPT_TIMESTAMP

#define IPOPT_TS_TSONLY         0               /* timestamps only */
#define IPOPT_TS_TSANDADDR      1               /* timestamps and addresses     */
#define IPOPT_TS_PRESPEC        3               /* specified modules only */

#define IPV4_BEET_PHMAXLEN 8

struct iphdr {
    #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
        __u8    ihl:4,
        version:4;
    #elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
        __u8    version:4,
        ihl:4;
    #else
        #error  "Please fix <asm/byteorder.h>"
    #endif
        __u8    tos;
        __be16  tot_len;
        __be16  id;
        __be16  frag_off;
        __u8    ttl;
        __u8    protocol;
        __sum16 check;
        __be32  saddr;
        __be32  daddr;
        /*The options start here. */
};

#ifdef __KERNEL__
#include <linux/skbuff.h>

static inline struct iphdr *ip_hdr(const struct sk_buff *skb)
{
    return (struct iphdr *)skb_network_header(skb);
}

static inline struct iphdr *ipip_hdr(const struct sk_buff *skb)
{
    return (struct iphdr *)skb_transport_header(skb);
}
#endif

struct ip_auth_hdr {
    __u8  nexthdr;
    __u8  hdrlen;           /* This one is measured in 32 bit units! */
    __be16 reserved;
    __be32 spi;
    __be32 seq_no;          /* Sequence number */
    __u8  auth_data[0];     /* Variable len but >=4. Mind the 64 bit ali    gnment! */
};

struct ip_esp_hdr {
    __be32 spi;
    __be32 seq_no;          /* Sequence number */
    __u8  enc_data[0];      /* Variable len but >=8. Mind the 64 bit ali    gnment! */
};

struct ip_comp_hdr {
    __u8 nexthdr;
    __u8 flags;
    __be16 cpi;
};

struct ip_beet_phdr {
    __u8 nexthdr;
    __u8 hdrlen;
    __u8 padlen;
    __u8 reserved;
};

#endif  /* _LINUX_IP_H */
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在源码中，我们注意到：
    在IP分组头格式struct iphdr 中，版本/头长字段的位定义有大、小端之分，并且分片标志位和片偏移值字段的定义直接用 frag_off （一个__be16类型） 定义。