Протокол IP версии 4: формат дейтаграммы, фрагментация, IP версии 6.
Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырёх старших битах первого байта.
| Смещение в битах | 0-3 | 4-7 | 8-13 | 14-15 | 16-18 | 19-31 |
| Версия | Размер заголовка | Differentiated Services Code Point | Explicit Congestion Notification | Размер пакета | ||
| Идентификатор | Флаги | Смещение фрагмента | ||||
| Время жизни | Протокол | Контрольная сумма заголовка | ||||
| Адрес источника | ||||||
| Адрес назначения | ||||||
| Опции (если размер заголовка > 5) | ||||||
| 160 или 192+ | Данные |
Версия
Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.
Размер заголовка
Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).
Differentiated Services Code Point (DSCP)
Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC 2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP большего приоритета.
Указатель перегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)
Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста её поддерживают.
Размер пакета
16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты должны поддерживать передачу пакетов размером до 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.
Идентификатор
Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета, если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.
Флаги
Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:
· 0: Зарезервирован, должен быть равен 0.
· 1: Не фрагментировать
· 2: У пакета ещё есть фрагменты
Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.
Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.
Смещение фрагмента
Поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет (2131)×8=65528 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета. Первый фрагмент в последовательности имеет нулевое смещение.
«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета.
Позволяет предотвратить закольцовывание пакетов в сети путем уничтожения пакетов, превысивших время жизни. Указывается в секундах, интервалы менее секунды округляются до одной секунды. На практике каждый маршрутизатор уменьшает время жизни пакетов на единицу (что справедливо при существующих типичных задержках в сети). Пакеты, время жизни которых стало равно нулю уничтожаются, а отправившему посылается сообщение ICMP Time Exceeded. На отправке пакетов с разным временем жизни основана трассировка их пути прохождения (traceroute).
Протокол
Указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP). Присвоенные номера протоколов можно найти на сайте IANA.
Контрольная сумма заголовка
16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.
Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчета контрольной суммы определён в RFC 1071.
Адрес источника
32-битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.
Адрес назначения
32-битный адрес получателя пакета.
Опции
За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-битных слов).
Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:
| Поле | Размер в битах | Описание |
| Копировать | Устанавливается в 1 если требуется копировать опции в заголовки всех фрагментов. | |
| Класс опции | 0 для «управляющих» опций и 2 для опций «измерений и отладки». 1 и 3 зарезервированы. | |
| Номер опции | Указывает опцию. | |
| Размер опции | Указывает размер опции (с учетом этого поля). Может не указываться для опций без аргументов. | |
| Аргументы опции | Переменный | Дополнительные данные, используемые опцией. |
Замечание: Размер заголовка более 5 слов указывает на присутствие опций и необходимость их обработки. Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции»
Ниже схематично представлено разбиение исходного IP- пакета на три IP-фрагмента.
IP-фрагмент 1 IP-фрагмент 2 IP-фрагмент 3
IP-фрагмент 1 содержит в своем заголовке следующую информацию:
1. Идентификатор – 9876;
2. Длина заголовка – 5 (четырехбайтных слов);
3. Длина пакета – 124 (байт);
4. Бит MF – 1;
5. Смещение фрагмента – 0 (восьмибайтных единиц).
IP-фрагмент 2 содержит в своем заголовке следующую информацию:
1. Идентификатор – 9876;
2. Длина заголовка – 5 (четырехбайтных слов);
3. Длина пакета – 124 (байт);
4. Бит MF – 1;
5. Смещение фрагмента – 13 (восьмибайтных единиц).
IP-фрагмент 3 содержит в своем заголовке следующую информацию:
1. Идентификатор – 9876;
2. Длина заголовка – 5 (четырехбайтных слов);
3. Длина пакета – 112 (байт);
4. Бит MF – 0;
5. Смещение фрагмента – 26 (восьмибайтных единиц).
IPv6 (англ. Internet Protocol version 6) — новая версия протокола IP, призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в интернете, за счёт использования длины адреса 128 бит вместо 32. В настоящее время протокол IPv6 уже используется в нескольких тысячах сетей по всему миру (более 9000 сетей на май 2012), но пока ещё не получил столь широкого распространения в Интернете, как IPv4. В России используется почти исключительно в тестовом режиме некоторыми операторами связи, а также регистраторами доменов для работы DNS-серверов. Протокол был разработан IETF.
После того, как адресное пространство в IPv4 закончится, два стека протоколов — IPv6 и IPv4 — будут использоваться параллельно (англ. dual stack), с постепенным увеличением доли трафика IPv6 по сравнению с IPv4. Такая ситуация станет возможной из-за наличия огромного количества устройств, в том числе устаревших, не поддерживающих IPv6 и требующих специального преобразования для работы с устройствами, использующими только IPv6.