在前一篇中我们聊了基础的网络连接，但实际网络通信中，除了要传输的数据本身，还会附带大量元数据—— 路由器靠这些信息决定数据包的走向，甚至判断是否要拦截它。今天我们就用 Python 来看看 IP 头，搞懂这些元数据。
IP 头里很多字段小于 1 字节（比如 4 位的版本号），必须用位运算才能正确解析。要解析 IP 头部，首先得拿到原始数据包，用 Python 的 socket 可以实现简单的嗅探器：
import socket# 创建原始套接字（需要管理员权限！）s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_IP)# 绑定到本机网卡 IP（替换成你的 IP）s.bind(("192.168.1.81", 0))# 开启混杂模式，接收所有数据包s.ioctl(socket.SIO_RCVALL, socket.RCVALL_ON)# 接收数据包（IP 包最大 65535 字节）packet = s.recvfrom(65535)packet = packet[0] # 只取数据部分，忽略地址print(packet) # 输出原始字节流（内容较长，会截断）
需要说明一下，这段代码需要使用管理员权限运行，最终输出内容是字节流
IP 头部是数据包开头的一串字节，包含源 IP、目的 IP、TTL 等核心信息。基本规格
- 很多字段小于 1 字节（比如 4 位版本号、3 位标志位）
原始字节流很难直接解析，Python 的 struct.unpack 可以按指定格式把二进制数据转成可读的元组。
字节序（大小端）
- 主机字节序：多数 PC 是小端（
sys.byteorder 查看）
先截取数据包前 20 字节（最小 IP 头部），再按格式解包：
import structimport socket# 截取前 20 字节 IP 头部ip_header_bytes = packet[0:20]# 解包格式：!BBHHHBBH4s4s# !: 网络字节序（大端）# B: Version+IHL (8位)# B: Type of Service (8位)# H: Total Length (16位)# H: Identification (16位)# H: Flags+Fragment Offset (16位)# B: TTL (8位)# B: Protocol (8位)# H: Header Checksum (16位)# 4s: 源 IP (32位)# 4s: 目的 IP (32位)ip_header = struct.unpack('!BBHHHBBH4s4s', ip_header_bytes)print(ip_header)# 示例输出：(69, 0, 1309, 30503, 16384, 128, 6, 0, b'\xc0\xa8\x01Q', b'h\xf4*D')
解包后得到的是元组，我们需要逐个解析字段含义：
1. 版本号（Version）+ 头部长度（IHL）
# 第一个元素是 Version+IHL（8位）version_ihl = ip_header[0]# 版本号：前 4 位（右移 4 位）ip_version = version_ihl >> 4print(f"IP 版本：{ip_version}") # 4（IPv4）# 头部长度：后 4 位（与 0xF 按位与）ihl = version_ihl & 0xFprint(f"IP 头部长度：{ihl * 4} 字节") # IHL 单位是 32位，所以 ×4
2. 服务类型（Type of Service）
tos = ip_header[1]print(f"服务类型：{format(tos, '08b')}") # 00000000（默认优先级）
3. 总长度（Total Length）
total_length = ip_header[2]print(f"数据包总长度：{total_length} 字节") # 1309print(f"实际长度验证：{len(packet)} 字节") # 1309（匹配）
4. 标识 + 标志 + 分片偏移
# 标识（分片重组用）identification = ip_header[3]print(f"数据包标识：{identification}") # 30503# 标志 + 分片偏移（16位）flags_frag = ip_header[4]# 标志：前 3 位（右移 13 位）flags = flags_frag >> 13print(f"分片标志：{format(flags, '03b')}") # 010（禁止分片）# 分片偏移：后 13 位frag_offset = flags_frag & 0b0001111111111111print(f"分片偏移：{frag_offset}") # 0（未分片）
5. TTL + 协议 + 校验和
# 生存时间（跳数）ttl = ip_header[5]print(f"TTL：{ttl}") # 128# 上层协议（6=TCP，17=UDP）protocol = ip_header[6]print(f"上层协议：{protocol}") # 6（TCP）# 头部校验和checksum = ip_header[7]print(f"头部校验和：{format(checksum, '016b')}") # 0000000000000000
6. 源 IP + 目的 IP
# 二进制转点分十进制src_ip = socket.inet_ntoa(ip_header[8])dst_ip = socket.inet_ntoa(ip_header[9])print(f"源 IP：{src_ip}") # 192.168.1.81print(f"目的 IP：{dst_ip}") # 104.244.42.68（Twitter 服务器）
结合上面的内容，我们就可以对IP头进行解析分析，当然原始套接字（SOCK_RAW）要获取未解析的数据包，需要管理员权限，且开启混杂模式后会接收所有经过网卡的数据包。
今天就到这里，下次我们再看看TCP、UDP协议
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