TCP/IP协定定义了一个在网际网路上传输的包，称为IP数据包，而IP数据报(IP Datagram)是个比较抽象的内容，是对数据包的结构进行分析。 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。首部的前一部分是固定长度，共20位元组，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选栏位，其长度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IP协定地址。
基本介绍
- 中文名：IP数据包
- 外文名：IP Datagram
- 实质：虚拟包
- 组成：首部和数据两部分
固定部分
(1)版本 占4位，指IP协定的版本。通信双方使用的IP协定版本必须一致。目前广泛使用的IP协定版本号为4（即IPv4）。关于IPv6，目前还处于草案阶段。
(2)首部长度 占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个栏位所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4位元组），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60位元组。当IP分组的首部长度不是4位元组的整数倍时，必须利用最后的填充栏位加以填充。因此数据部分永远在4位元组的整数倍开始，这样在实现IP协定时较为方便。首部长度限制为60位元组的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户儘量减少开销。最常用的首部长度就是20位元组（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。
(3)区分服务 占8位，用来获得更好的服务。这个栏位在旧标準中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个栏位改名为区分服务DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个栏位才起作用。
(4)总长度 总长度指首部和数据之和的长度，单位为位元组。总长度栏位为16位，因此数据报的最大长度为2^16-1=65535位元组。
在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据栏位的最大长度，这称为最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即首部加上数据部分）一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。
(5)标识(identification) 占16位。IP软体在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识栏位。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连线服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网路的MTU而必须分片时，这个标识栏位的值就被複製到所有的数据报的标识栏位中。相同的标识栏位的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。
(6)标誌(flag) 占3位，但目前只有2位有意义。
● 标誌栏位中的最低位记为MF(More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。
● 标誌栏位中间的一位记为DF(Don’t Fragment)，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。
(7)片偏移 占13位。片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据栏位的起点，该片从何处开始。片偏移以8个位元组为偏移单位。这就是说，除了最后一个分片，每个分片的长度一定是8位元组（64位）的整数倍。
(8)生存时间 占8位，生存时间栏位常用的的英文缩写是TTL(Time To Live)，表明是数据报在网路中的寿命。由发出数据报的源点设定这个栏位。其目的是防止无法交付的数据报无限制地在网际网路中兜圈子，因而白白消耗网路资源。最初的设计是以秒作为TTL的单位。每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于1秒，就把TTL值减1。当TTL值为0时，就丢弃这个数据报。后来把TTL栏位的功能改为“跳数限制”（但名称不变）。路由器在转发数据报之前就把TTL值减1.若TTL值减少到零，就丢弃这个数据报，不再转发。因此，现在TTL的单位不再是秒，而是跳数。TTL的意义是指明数据报在网路中至多可经过多少个路由器。显然，数据报在网路上经过的路由器的最大数值是255.若把TTL的初始值设为1，就表示这个数据报只能在本区域网路中传送。
(9)协定 占8位，协定栏位指出此数据报携带的数据是使用何种协定，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。
(10)首部检验和 占16位。这个栏位只检验数据报的首部，但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下首部检验和（一些栏位，如生存时间、标誌、片偏移等都可能发生变化）。不检验数据部分可减少计算的工作量。
(11)源地址 占32位。
(12)目的地址 占32位。
可变部分
IP首部的可变部分就是一个可选栏位。选项栏位用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。此栏位的长度可变，从1个位元组到40个位元组不等，取决于所选择的项目。某些选项项目只需要1个位元组，它只包括1个位元组的选项代码。但还有些选项需要多个位元组，这些选项一个个拼接起来，中间不需要有分隔设定，最后用全0的填充栏位补齐成为4位元组的整数倍。
增加首部的可变部分是为了增加IP数据报的功能，但这同时也使得IP数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。新的IP版本IPv6就将IP数据报的首部长度做成固定的。
目前，这些任选项定义如下：
（1）安全和处理限制（用于军事领域）
（2）记录路径（让每个路由器都记下它的IP位址）
（3）时间戳（Time Stamp）（让每个路由器都记下IP数据报经过每一个路由器的IP位址和当地时间）
（4）宽鬆的源站路由（Loose Source Route）（为数据报指定一系列必须经过的IP位址）
（5）严格的源站路由（Strict Source Route）（与宽鬆的源站路由类似，但是要求只能经过指定的这些地址，不能经过其他的地址）
这些选项很少被使用，并非所有主机和路由器都支持这些选项。
