IPヘッダとパケットの基本構造

IPヘッダは、IPパケット（IPデータグラム）の先頭に付加される制御情報であり、送信元と宛先のIPアドレスや、分割・転送に必要な情報を運ぶ。ネットワーク層で動作するIPでは、各ルータがこのヘッダを参照して次の転送先を決めるため、ヘッダの各フィールドの役割と、上位層（TCP・UDP）および下位層（イーサネット）のヘッダとの位置関係を正確に区別することが基本となる。

カプセル化と送出時の情報の並び

アプリケーションのデータには、まずトランスポート層のTCPまたはUDPのヘッダが付き、次にIPヘッダが付き、最後にイーサネットのヘッダが付いて送出される。下位層のヘッダは上位層のヘッダとデータを包む形で付くため、受信側では外側のヘッダから順に取り除いて上位層へ渡される。1個のTCPパケットをイーサネットに送出したとき、フレームに含まれる宛先情報は宛先MACアドレス、宛先IPアドレス、宛先ポート番号の順に並ぶ。 宛先ポート番号はTCPヘッダの中にあり、IPヘッダより後ろに位置するため、IPアドレスより先に現れることはない。

転送時のTTLと分割・再構築

ルータは通過するたびにTTLを減らし、TTLが0になったデータグラムを破棄して送信元にTime Exceededを返す。 IPv4では分割が送信元ホストだけでなく中継ルータでも行われるが、分割されたパケットを元に戻す再構築処理は宛先のホストで行われる。 再構築がタイムアウトした場合は、データグラムを破棄し、通常はTime Exceededを返す。

ICMPメッセージであることは、IPヘッダのプロトコル番号によって識別される。プロトコル番号はペイロードの上位プロトコルを示し、ICMPの場合にはその値によってICMPであると判別できる。 これに対して、イーサタイプはイーサネットフレームのペイロードのプロトコルを示すものであり、IPパケットの中身がICMPかどうかの判別には用いない。

判断の基準と数値（IPv4とIPv6の比較）

IPv4のアドレスは32ビットであり、IPv6のアドレスは128ビットである。そのため、アドレス空間の大きさはIPv6がIPv4の2の96乗倍となる。 IPv6の基本ヘッダは固定長の40オクテットであり、拡張ヘッダの長さは8オクテットの整数倍で定められる。