IPv4

في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، اتضح أن مخزون عناوين IPv4 المتاحة يتناقص بمعدل لم يكن متوقعًا في التصميم الأصلي للشبكة. ^{[ 7 ]} ومن أبرز عوامل السوق التي ساهمت في تسريع نضوب العناوين بدءًا من تسعينيات القرن الماضي، النمو السريع في عدد مستخدمي الإنترنت، الذين ازداد استخدامهم لأجهزة الحوسبة المحمولة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والمساعدات الرقمية الشخصية ، والهواتف الذكية المزودة بخدمات بيانات IP. إضافةً إلى ذلك، كان الوصول إلى الإنترنت عالي السرعة يعتمد على الأجهزة المتصلة بالإنترنت باستمرار. وقد حفّز خطر النضوب إدخال عدد من التقنيات العلاجية، مثل:

• توجيه النطاقات غير المصنفة (CIDR)، لتخصيصات مزودي خدمة الإنترنت الأصغر
• أدت الواجهات غير المرقمة إلى إزالة الحاجة إلى العناوين على روابط النقل.
• أدى ترجمة عناوين الشبكة (NAT) إلى إزالة الحاجة إلى مبدأ النهاية إلى النهاية .

بحلول منتصف التسعينيات، تم استخدام تقنية NAT على نطاق واسع في أنظمة مزودي الوصول إلى الشبكة، إلى جانب سياسات التخصيص الصارمة القائمة على الاستخدام في سجلات الإنترنت الإقليمية والمحلية.

استُنفدت مجموعة عناوين الإنترنت الرئيسية، التي تُشرف عليها هيئة IANA، في 3 فبراير 2011، عندما خُصصت آخر خمس كتل منها لخمسة سجلات إنترنت إقليمية (RIRs) . ^{[ 8 ] [ 9 ]} وكانت APNIC أول سجل إنترنت إقليمي يستنفد مجموعته الإقليمية في 15 أبريل 2011، باستثناء مساحة عناوين صغيرة مُخصصة لتقنيات الانتقال إلى IPv6، والتي سيتم تخصيصها وفقًا لسياسة مُقيدة. ^{[ 10 ]}

كان الحل طويل الأمد لمعالجة مشكلة استنفاد عناوين IPv6 هو تحديد مواصفات الإصدار الجديد من بروتوكول الإنترنت عام 1998. ^{[ 11 ]} يوفر هذا الإصدار مساحة عناوين أكبر بكثير، كما يسمح بتحسين تجميع المسارات عبر الإنترنت، ويُتيح تخصيصات كبيرة للشبكات الفرعية بحد أدنى 264 ^عنوان مضيف للمستخدمين النهائيين. مع ذلك، لا يتوافق IPv4 مع IPv6 بشكل مباشر، لذا لا يمكن للمضيفين الذين يستخدمون IPv4 فقط التواصل مباشرةً مع المضيفين الذين يستخدمون IPv6 فقط. مع بدء إيقاف تشغيل شبكة 6bone التجريبية عام 2004، بدأ النشر الرسمي الدائم لـ IPv6 عام 2006. ^{[ 12 ]} من المتوقع أن يستغرق إكمال نشر IPv6 وقتًا طويلاً، ^{[ 13 ]} لذا فإن تقنيات انتقالية وسيطة ضرورية للسماح للمضيفين بالمشاركة في الإنترنت باستخدام كلا الإصدارين من البروتوكول.

يمكن تمثيل عناوين IPv4 بأي صيغة تعبر عن قيمة عددية صحيحة مكونة من 32 بت. وغالبًا ما تُكتب بصيغة الفاصلة العشرية ، والتي تتكون من أربعة أجزاء من العنوان معبر عنها بشكل فردي بأرقام عشرية (بدون أي أصفار إضافية في البداية) ومفصولة بنقاط .

على سبيل المثال، يمثل عنوان IP ذو النقاط الأربع في الرسم التوضيحي ( 172.16.254.1 ) الرقم العشري 32 بت 2886794753، والذي يكون بتنسيق سداسي عشري 0xAC10FE01.

يجمع تدوين CIDR العنوان مع بادئة التوجيه الخاصة به في تنسيق مضغوط، حيث يتبع العنوان حرف الشرطة المائلة (/) وعدد البتات المتتالية التي تبدأ بـ 1 في بادئة التوجيه (قناع الشبكة الفرعية).

كانت هناك تمثيلات أخرى للعناوين شائعة الاستخدام عند تطبيق الشبكات المصنفة . على سبيل المثال، كان عنوان الاسترجاع 127.0.0.1 يُكتب عادةً على شكل 127.1 ، نظرًا لانتمائه إلى شبكة من الفئة A ذات ثمانية بتات لقناع الشبكة و24 بتًا لرقم المضيف. عندما كان عدد الأرقام المحددة في العنوان باستخدام التدوين النقطي أقل من أربعة، كانت القيمة الأخيرة تُعامل كعدد صحيح بعدد البايتات اللازمة لملء العنوان بأربعة أجزاء ثمانية. وبالتالي، فإن العنوان 127.65530 يُكافئ العنوان 127.0.255.250 .

في التصميم الأصلي لبروتوكول IPv4، كان عنوان IP يُقسّم إلى جزأين: مُعرّف الشبكة، وهو الجزء الأكثر أهمية من العنوان، ومُعرّف المضيف، وهو الجزء المتبقي من العنوان. وكان يُطلق على الجزء المتبقي أيضًا اسم حقل الباقي . سمح هذا الهيكل بحد أقصى 256 مُعرّف شبكة، وهو عدد تبيّن سريعًا أنه غير كافٍ.

للتغلب على هذا القيد، أُعيد تعريف الجزء الأكثر أهمية من عنوان الشبكة في عام ١٩٨١ لإنشاء فئات شبكية ، في نظام عُرف لاحقًا باسم الشبكات المصنفة . حدد النظام المُعدَّل خمس فئات. الفئات A وB وC لها أطوال بتات مختلفة لتحديد الشبكة. أما باقي العنوان، فقد استُخدم كما في السابق لتحديد المضيف داخل الشبكة. نظرًا لاختلاف أحجام الحقول في الفئات المختلفة، كان لكل فئة شبكية سعة مختلفة لعنونة المضيفين. بالإضافة إلى الفئات الثلاث لعنونة المضيفين، تم تعريف الفئة D لعنونة البث المتعدد ، وحُفظت الفئة E للتطبيقات المستقبلية.

بدأ تقسيم الشبكات المصنفة القائمة إلى شبكات فرعية في عام 1985 مع نشر RFC 950. وأصبح هذا التقسيم أكثر مرونة مع إدخال أقنعة الشبكات الفرعية ذات الطول المتغير (VLSM) في RFC 1109 عام 1987. وفي عام 1993، استنادًا إلى هذا العمل، قدم RFC 1517 توجيه النطاقات غير المصنف (CIDR) ^{[ 14 ]} ، والذي يعبر عن عدد البتات (بدءًا من البت الأكثر أهمية ) على سبيل المثال /24 ، وعلى النقيض من ذلك، أُطلق على المخطط القائم على التصنيف اسم "التصنيفي" . صُمم CIDR للسماح بإعادة تقسيم أي مساحة عناوين بحيث يمكن تخصيص كتل عناوين أصغر أو أكبر للمستخدمين. وتتولى هيئة أرقام الإنترنت المخصصة (IANA) وسجلات الإنترنت الإقليمية (RIRs) إدارة البنية الهرمية التي أنشأها CIDR. ويحتفظ كل سجل RIR بقاعدة بيانات WHOIS قابلة للبحث العام ، والتي توفر معلومات حول تخصيصات عناوين IP.   

قامت فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) وهيئة أرقام الإنترنت المخصصة (IANA) بتقييد استخدام عناوين IP المحجوزة لأغراض خاصة. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وتُستخدم هذه العناوين تحديدًا لحركة مرور البث المتعدد ولتوفير مساحة عناوين للاستخدامات غير المقيدة على الشبكات الخاصة.

يُعرّف RFC 3927 نطاق العناوين الخاص 169.254.0.0/16 لعنونة الارتباط المحلي. هذه العناوين صالحة فقط على الارتباط (مثل جزء من الشبكة المحلية أو اتصال نقطة إلى نقطة) المتصل مباشرةً بمضيف يستخدمها. هذه العناوين غير قابلة للتوجيه. ومثل العناوين الخاصة، لا يمكن أن تكون هذه العناوين مصدرًا أو وجهةً للحزم التي تعبر الإنترنت. تُستخدم هذه العناوين بشكل أساسي لتكوين العناوين التلقائي ( Zeroconf ) عندما يتعذر على المضيف الحصول على عنوان IP من خادم DHCP أو من طرق التكوين الداخلية الأخرى.

عندما تم حجز نطاق العناوين، لم تكن هناك معايير لتكوين العناوين تلقائيًا. طورت مايكروسوفت تطبيقًا يُسمى "العنونة التلقائية الخاصة لبروتوكول الإنترنت " (APIPA)، والذي تم نشره على ملايين الأجهزة وأصبح معيارًا فعليًا . بعد سنوات عديدة، في مايو 2005، حددت فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) معيارًا رسميًا في RFC 3927، بعنوان " التكوين الديناميكي لعناوين IPv4 المحلية للرابط" .

الشبكة من الفئة A 127.0.0.0 (الشبكة غير المصنفة 127.0.0.0 / 8 ) مخصصة للاتصالات المحلية . يجب ألا تظهر حزم IP التي تنتمي عناوينها المصدرية إلى هذه الشبكة خارج أي مضيف. يجب تجاهل الحزم الواردة على واجهة غير محلية ذات عنوان مصدر أو وجهة محلي.

في كل شبكة فرعية، يتم حجز عناوين المضيف التي تحتوي على أصفار فقط وتلك التي تحتوي على آحاد فقط. ^{[ 29 ] [ 30 ]} يُستخدم عنوان المضيف الذي يحتوي على أصفار فقط لتحديد شبكة فرعية معينة. أعلى عنوان في كل شبكة فرعية، مع ضبط جميع بتات المضيف على 1 ، هو عنوان البث المحلي لإرسال الرسائل إلى جميع الأجهزة على الشبكة الفرعية في وقت واحد. بالنسبة للشبكات التي يبلغ حجمها 24 أو أكبر، ينتهي عنوان البث في صيغة النقطة العشرية دائمًا بـ 255 .

على سبيل المثال، في الشبكة الفرعية 192.168.5.0/24 ( قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.0 ) ، يُستخدم المعرّف 192.168.5.0 للإشارة إلى الشبكة الفرعية بأكملها. عنوان البث للشبكة هو 192.168.5.255 .

مع ذلك، لا يعني هذا أنه لا يمكن استخدام أي عنوان ينتهي بـ 0 أو 255 كعنوان مضيف. على سبيل المثال، في الشبكة الفرعية / 16، 192.168.0.0/255.255.0.0 ، والتي تُعادل نطاق العناوين 192.168.0.0 – 192.168.255.255 ، يكون عنوان البث هو 192.168.255.255 . يمكن استخدام العناوين التالية للمضيفين، حتى وإن انتهت بـ 255: 192.168.1.255 ، 192.168.2.255 ، وهكذا. كذلك ، يُعدّ 192.168.0.0 مُعرّف الشبكة، ويجب عدم تخصيصه لأي واجهة. ^{[ 31 ] : 31} يمكن تعيين العناوين 192.168.1.0 ، 192.168.2.0 ، إلخ، على الرغم من انتهائها بـ 0.

في الماضي، نشأ تعارض بين عناوين الشبكة وعناوين البث لأن بعض البرامج كانت تستخدم عناوين بث غير قياسية تحتوي على أصفار بدلاً من الآحاد. ^{[ 31 ] : 66}

في الشبكات الأصغر من / 24 ، لا تنتهي عناوين البث بالضرورة بـ 255. على سبيل المثال، تحتوي الشبكة الفرعية CIDR 203.0.113.16 / 28 على عنوان البث 203.0.113.31 .

في حالة خاصة، تتسع شبكة / 31 لمضيفين فقط. تُستخدم هذه الشبكات عادةً للاتصالات من نقطة إلى نقطة. لا يوجد مُعرّف شبكة أو عنوان بث لهذه الشبكات. ^{[ 32 ]}

تُعرف المواقع الإلكترونية على الإنترنت عادةً بأسمائها، مثل www.example.com، وليس بشكل أساسي بعنوان IP الخاص بها، والذي يُستخدم للتوجيه وتحديد واجهة الشبكة. يتطلب استخدام أسماء النطاقات ترجمتها، أو ما يُسمى بحلّها ، إلى عناوين والعكس. وهذا يُشبه البحث عن رقم هاتف في دليل الهاتف باستخدام اسم المُستلم.

تتم عملية الترجمة بين العناوين وأسماء النطاقات بواسطة نظام أسماء النطاقات (DNS)، وهو نظام تسمية هرمي وموزع يسمح بتفويض مساحات الأسماء إلى خوادم DNS أخرى.

وصلة نقطة إلى نقطة غير مرقمة (PtP)، وتُسمى أيضًا وصلة عبور، هي وصلة لا ترتبط بشبكة IP أو رقم شبكة فرعية، ولكنها مع ذلك تمتلك عنوان IP. ظهرت هذه الوصلة لأول مرة عام 1993، ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} ويُنسب الفضل في تصميمها الأصلي إلى فيل كارن من شركة كوالكوم.

يُستخدم رابط العبور لتوجيه حزم البيانات . ويُستخدم لتحرير عناوين IP من نطاق عناوين IP المحدود، أو لتبسيط إدارة تخصيص عناوين IP وتكوين الواجهات. سابقًا، كان كل رابط يتطلب تخصيص شبكة فرعية / 31 أو / 30 باستخدام عنواني IP أو أربعة عناوين لكل رابط من نقطة إلى نقطة. عندما يكون الرابط غير مرقم، يُستخدم مُعرّف الموجّه ، وهو عنوان IP واحد مُستعار من واجهة مُحددة (عادةً واجهة الاسترجاع ). ويمكن استخدام مُعرّف الموجّه نفسه على واجهات متعددة.

من عيوب الواجهات غير المرقمة صعوبة إجراء الاختبارات والإدارة عن بعد.

يتكون رأس حزمة IPv4 من 14 حقلاً، منها 13 حقلاً إلزامياً. أما الحقل الرابع عشر فهو اختياري ويُسمى "خيارات". تُرتّب الحقول في الرأس بحيث يبدأ البايت الأكثر أهمية ( ترتيب بايتات الشبكة )، ولأغراض الرسم التوضيحي والشرح، تُعتبر البتات الأكثر أهمية هي التي تأتي أولاً ( ترقيم البتات MSB 0 ). يُرقّم البت الأكثر أهمية بالرقم 0، لذا فإن حقل الإصدار موجود فعلياً ضمن البتات الأربعة الأكثر أهمية في البايت الأول، على سبيل المثال.

الإصدار : 4 بت

الحقل الأول في رأس حزمة بروتوكول الإنترنت هو حقل الإصدار . بالنسبة لبروتوكول الإنترنت الإصدار الرابع (IPv4)، يكون هذا الحقل دائمًا مساويًا للرقم 4 .

طول رأس الإنترنت  (IHL) : 4 بتات

يختلف حجم رأس بروتوكول IPv4 بسبب الحقل الاختياري الرابع عشر ( Options ). يحتوي حقل IHL على حجم رأس IPv4؛ ويتكون من 4 بتات تحدد عدد الكلمات ذات 32 بت في الرأس. القيمة الدنيا لهذا الحقل هي 5، ^{[ 38 ]} مما يشير إلى طول 5 × 32 بت = 160 بت = 20 بايت. وبما أنه حقل مكون من 4 بتات، فإن القيمة القصوى هي 15؛ وهذا يعني أن الحد الأقصى لحجم رأس IPv4 هو 15 × 32 بت = 480 بت = 60 بايت.

رمز الخدمات المتباينة  (DSCP ) : 6 بتات

يُعرَّف هذا الحقل في الأصل بأنه نوع الخدمة (ToS)، ولكنه يُحدد الخدمات المُميزة (DiffServ). ^{[ 39 ]} يستخدم بث البيانات في الوقت الفعلي حقل DSCP. ومن الأمثلة على ذلك بروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت (VoIP)، الذي يُستخدم لخدمات الصوت التفاعلية.

إشعار صريح بالازدحام  (ECN ) : 2 بت

يُتيح هذا الحقل إمكانية إرسال إشعارات شاملة بشأن ازدحام الشبكة دون فقدان أي حزم بيانات . ^{[ 40 ]} يُعدّ ECN ميزة اختيارية متاحة عندما تدعمها كلتا نقطتي النهاية، وتكون فعّالة عندما تدعمها الشبكة الأساسية أيضًا.

الطول الإجمالي : 16 بت

يُحدد هذا الحقل ذو الـ 16 بت حجم الحزمة بالكامل بالبايت، بما في ذلك الترويسة والبيانات. الحد الأدنى للحجم هو 20 بايت (الترويسة بدون البيانات) والحد الأقصى هو 65,535 بايت. يجب أن تكون جميع الأجهزة قادرة على إعادة تجميع حزم البيانات التي يصل حجمها إلى 576 بايت، ولكن معظم الأجهزة الحديثة تتعامل مع حزم أكبر بكثير. قد تفرض الروابط قيودًا إضافية على حجم الحزمة، وفي هذه الحالة يجب تجزئة حزم البيانات . تتم التجزئة في بروتوكول IPv4 إما في الجهاز المُرسِل أو في أجهزة التوجيه. تتم إعادة التجميع في الجهاز المُستقبِل.

التعريف : 16 بت

هذا الحقل هو حقل تعريف، ويُستخدم بشكل أساسي لتمييز مجموعة أجزاء حزمة بيانات IP واحدة بشكل فريد. وقد أشارت بعض الدراسات التجريبية إلى إمكانية استخدام حقل التعريف لأغراض أخرى، مثل إضافة معلومات تتبع الحزم للمساعدة في تتبع حزم البيانات ذات عناوين المصدر المزيفة، ^{[ 41 ]} ولكن أي استخدام من هذا القبيل محظور الآن. ^{[ 42 ]}

الأعلام : 3 بتات

توجد ثلاثة أعلام محددة ضمن هذا الحقل.

محجوز  (R) : بت واحد

محجوز. يجب ضبطه على 0. ^{[ أ ]}

عدم التجزئة  (DF) : 1 بت

يُحدد هذا الحقل ما إذا كان بالإمكان تجزئة حزمة البيانات أم لا. يُستخدم هذا الخيار عند إرسال حزم البيانات إلى مضيف لا يملك موارد كافية لإعادة تجميع الأجزاء. كما يُستخدم لاكتشاف الحد الأقصى لوحدة النقل (MTU) للمسار ، إما تلقائيًا بواسطة برنامج IP الخاص بالمضيف، أو يدويًا باستخدام أدوات تشخيصية مثل ping أو traceroute . إذا تم ضبط علامة DF، وكانت التجزئة مطلوبة لتوجيه الحزمة، فسيتم إسقاطها.

المزيد من الأجزاء  (MF) : 1 بت

بالنسبة للحزم غير المجزأة، يتم مسح علامة MF. أما بالنسبة للحزم المجزأة، فتكون علامة MF مُفعّلة في جميع الأجزاء باستثناء الجزء الأخير. يحتوي الجزء الأخير على حقل إزاحة جزء غير صفري ، لذا يمكن تمييزه عن الحزمة غير المجزأة.

إزاحة الجزء : 13 بت

يُحدد هذا الحقل إزاحة جزء معين من حزمة البيانات بالنسبة لبداية حزمة بيانات IP الأصلية غير المجزأة. تُحدد الأجزاء بوحدات 8 بايت، ولذلك فإن أطوال الأجزاء دائمًا من مضاعفات 8، باستثناء الجزء الأخير الذي قد يكون أصغر. ^{[ 44 ]} قيمة إزاحة التجزئة للجزء الأول هي دائمًا 0. يبلغ عرض الحقل 13 بت، لذا تتراوح قيمة الإزاحة من 0 إلى 8191 (من (2^ ⁰ - 1) إلى (2 ^{^13}  - 1)). وبالتالي، يسمح هذا الحقل بإزاحة قصوى للجزء تبلغ (2 ^{^13}  - 1) × 8 = 65528 بايت، مع تضمين طول الترويسة (65528 + 20 = 65548 بايت)، مما يدعم تجزئة الحزم التي تتجاوز الحد الأقصى لطول حزمة IP البالغ 65535 بايت.

حان وقت العيش  (TTL ) : 8 بت

يُحدد حقل " مدة البقاء" ( TTL) عمر حزمة البيانات لمنع تعطل الشبكة في حالة حدوث حلقة توجيه . يُحدد هذا الحقل بالثواني، ولكن تُقرب الفترات الزمنية الأقل من ثانية واحدة إلى ثانية واحدة. عمليًا، يُستخدم هذا الحقل كعداد للقفزات ؛ فعندما تصل حزمة البيانات إلى جهاز التوجيه ، يُنقص جهاز التوجيه قيمة حقل TTL بمقدار واحد. وعندما يصل حقل TTL إلى الصفر، يتجاهل جهاز التوجيه الحزمة ويرسل عادةً رسالة ICMP تُفيد بتجاوز وقت البقاء إلى المُرسِل.

يقوم برنامج traceroute بإرسال رسائل بقيم TTL معدلة ويستخدم رسائل ICMP هذه التي تجاوزت وقتها لتحديد أجهزة التوجيه التي تمر بها الحزم من المصدر إلى الوجهة.

البروتوكول : 8 بت

يُحدد هذا الحقل بروتوكول المستوى التالي المُستخدم في جزء البيانات من حزمة بيانات بروتوكول الإنترنت (IP). ^{[ 45 ]} وتتولى هيئة الأرقام المخصصة للإنترنت (IANA) مسؤولية الاحتفاظ بقائمة أرقام بروتوكول الإنترنت . ^{[ 24 ]}

تتضمن بعض بروتوكولات الحمولة الشائعة ما يلي:

رقم البروتوكول	اسم البروتوكول	اختصار
1	بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت	ICMP
2	بروتوكول إدارة مجموعات الإنترنت	IGMP
6	بروتوكول التحكم في الإرسال	بروتوكول التحكم بالنقل (TCP)
17	بروتوكول بيانات المستخدم	بروتوكول UDP
41	تغليف IPv6	إنكاب
89	افتح أقصر مسار أولاً	بروتوكول OSPF
132	بروتوكول نقل التحكم في التدفق	برنامج SCTP

مجموع التحقق من رأس الملف : 16 بت

يُستخدم حقل مجموع التحقق في رأس بروتوكول IPv4 للتحقق من وجود أخطاء في الرأس. قبل إرسال الحزمة، يُحسب مجموع التحقق على أنه المتمم الأحادي ذو 16 بت لمجموع المتمم الأحادي لجميع الكلمات ذات 16 بت في الرأس. يشمل ذلك حقل مجموع التحقق نفسه، الذي يُضبط على الصفر أثناء الحساب. تُرسل الحزمة مع حقل مجموع التحقق الذي يحتوي على القيمة الناتجة. عند وصول الحزمة إلى جهاز التوجيه أو وجهتها، يُعيد جهاز الشبكة حساب قيمة مجموع التحقق للرأس، مع تضمين حقل مجموع التحقق . يجب أن تكون النتيجة صفرًا؛ إذا كانت النتيجة مختلفة، يتجاهل الجهاز الحزمة.

عند وصول حزمة بيانات إلى جهاز التوجيه، يقوم الجهاز بتقليل قيمة حقل TTL في رأس الحزمة. ونتيجة لذلك، يجب على جهاز التوجيه حساب مجموع التحقق الجديد لرأس الحزمة قبل إعادة إرسالها.

يتم التعامل مع الأخطاء في جزء البيانات من الحزمة بشكل منفصل بواسطة البروتوكول المُغلّف. ولكل من بروتوكولي UDP و TCP مجموعات تحقق منفصلة تُطبّق على بياناتهما.

عنوان المصدر : 32 بت

يحتوي هذا الحقل على عنوان IPv4 الخاص بمرسل الحزمة. وقد يتغير هذا العنوان أثناء النقل بواسطة ترجمة عناوين الشبكة (NAT).

عنوان الوجهة : 32 بت

يحتوي هذا الحقل على عنوان IPv4 الخاص بالمستلم المقصود للحزمة. وقد يتأثر أيضًا بتقنية NAT.

إذا كان بالإمكان الوصول إلى الوجهة مباشرةً، فسيتم تسليم الحزمة عبر طبقة الربط الأساسية ، بمساعدة بروتوكول ARP . وإذا لم يكن ذلك ممكناً، فستحتاج الحزمة إلى التوجيه وسيتم تسليمها إلى عنوان البوابة بدلاً من ذلك.

الخيارات : من 0 إلى 320 بت، مع إضافة حشو إلى مضاعفات 32 بت.

لا يُستخدم حقل الخيارات كثيرًا. قد تعتبر بعض أجهزة التوجيه الحزم التي تحتوي على بعض الخيارات خطيرة، وبالتالي يتم حظرها. ^{[ 46 ]} يجب أن تتضمن قيمة حقل IHL عددًا كافيًا من الكلمات الإضافية ذات 32 بت لاستيعاب جميع الخيارات، بالإضافة إلى أي حشو ضروري لضمان احتواء الترويسة على عدد صحيح من الكلمات ذات 32 بت. إذا كانت قيمة IHL أكبر من 5 (أي من 6 إلى 15)، فهذا يعني أن حقل الخيارات موجود ويجب أخذه في الاعتبار. يمكن إنهاء قائمة الخيارات بالخيار EOOL (نهاية قائمة الخيارات، 0x00)؛ وهذا ضروري فقط إذا لم تتزامن نهاية الخيارات مع نهاية الترويسة.

بما أن معظم خيارات IP تتضمن مواصفات حول عدد أو نوع الأجهزة الوسيطة التي يجب أن تمر بها الحزمة، فإن خيارات IP لا تستخدم للاتصال عبر الإنترنت ويجب إسقاط حزم IP التي تتضمن بعض خيارات IP، ^{[ 47 ] : §3.13} لأنها قد تكشف عن بنية الشبكة أو تفاصيل الشبكة.

عندما يستقبل جهاز التوجيه حزمة بيانات، فإنه يفحص عنوان الوجهة ويحدد واجهة الإرسال التي سيستخدمها وقيمة وحدة الإرسال القصوى (MTU) لتلك الواجهة. إذا كان حجم الحزمة أكبر من قيمة MTU، وكانت بتة "عدم التجزئة" (DF) في رأس الحزمة مضبوطة على 0، فقد يقوم جهاز التوجيه بتجزئة الحزمة.

يقوم الموجّه بتقسيم البيانات إلى أجزاء. الحد الأقصى لحجم كل جزء هو وحدة الإرسال القصوى (MTU) الصادرة مطروحًا منها حجم رأس بروتوكول الإنترنت (20 بايت كحد أدنى، و60 بايت كحد أقصى). يضع الموجّه كل جزء في حزمة منفصلة، ​​وتتضمن كل حزمة من حزم الأجزاء التغييرات التالية:

• حقل الطول الإجمالي هو حجم الجزء + طول الترويسة.
• يتم تعيين علامة " المزيد من الأجزاء" (MF) لجميع الأجزاء باستثناء الجزء الأخير، والذي يتم تعيينه إلى 0.
• يتم تحديد حقل إزاحة الجزء بناءً على إزاحة الجزء في حمولة البيانات الأصلية. ويتم قياس ذلك بوحدات كتل 8 بايت.
• يتم إعادة حساب حقل مجموع التحقق في رأس الملف .

على سبيل المثال، بالنسبة لحجم وحدة نقل قصوى (MTU) يبلغ 1500 بايت وحجم رأس يبلغ 20 بايت، ستكون إزاحات الأجزاء من مضاعفات${\displaystyle {\frac {1{,}500-20}{8}}=185}$(0، 185، 370، 555، 740، إلخ).

من الممكن أن تُجزأ حزمة بيانات عند أحد أجهزة التوجيه، ثم تُجزأ أجزاؤها مرة أخرى عند جهاز توجيه آخر. على سبيل المثال، تُجزأ حزمة بيانات بحجم 4520 بايت، تتضمن رأس بروتوكول الإنترنت (IP) بحجم 20 بايت، إلى حزمتين على رابط ذي وحدة نقل قصوى (MTU) تبلغ 2500 بايت.

تم الحفاظ على إجمالي حجم البيانات: 2480 بايت + 2020 بايت = 4500 بايت. الإزاحات هي${\displaystyle 0}$و${\displaystyle {\frac {0+2{,}480}{8}}=310}$.

عند إعادة توجيهها إلى رابط ذي وحدة نقل قصوى (MTU) تبلغ 1500 بايت، يتم تقسيم كل جزء إلى جزأين:

ومرة أخرى، يتم الحفاظ على حجم البيانات: 1480 + 1000 = 2480، و 1480 + 540 = 2020.

في هذه الحالة أيضًا، تبقى قيمة بت "المزيد من الأجزاء" تساوي 1 لجميع الأجزاء التي تحتوي على الرقم 1، أما بالنسبة للجزء الأخير الواصل، فيعمل الأمر كالمعتاد، أي أن قيمة بت "المزيد من الأجزاء" تُضبط على 0 في الجزء الأخير فقط. وبالطبع، يظل حقل "التعريف" بنفس القيمة في جميع الأجزاء المُعاد تجزئتها. وبهذه الطريقة، حتى في حال إعادة تجزئة الأجزاء، يعرف المُستقبِل أنها جميعًا بدأت في الأصل من نفس الحزمة.

يتم استخدام آخر إزاحة وآخر حجم للبيانات لحساب إجمالي حجم البيانات:${\displaystyle 495\times 8+540=3{,}960+540=4{,}500}$.

يعرف جهاز الاستقبال أن الحزمة عبارة عن جزء إذا تحقق أحد الشروط التالية على الأقل:

• تم تعيين علامة " المزيد من الأجزاء" ، وهو ما ينطبق على جميع الأجزاء باستثناء الجزء الأخير.
• إزاحة جزء الحقل غير صفرية، وهذا صحيح بالنسبة لجميع الأجزاء باستثناء الجزء الأول.

يُحدد المُستقبِل الأجزاء المتطابقة باستخدام عناوين المصدر والوجهة، ومعرّف البروتوكول، وحقل التعريف. يُعيد المُستقبِل تجميع البيانات من الأجزاء التي تحمل نفس المعرّف باستخدام كلٍّ من إزاحة الجزء وعلامة "المزيد من الأجزاء". عندما يستقبل المُستقبِل الجزء الأخير، الذي تكون فيه علامة " المزيد من الأجزاء" مُعيّنة على 0، يُمكنه حساب حجم حمولة البيانات الأصلية بضرب إزاحة الجزء الأخير في ثمانية وإضافة حجم بيانات الجزء الأخير. في المثال المُعطى، كانت هذه العملية الحسابية${\displaystyle 495\times 8+540=4500}$البايتات. عندما يكون لدى جهاز الاستقبال جميع الأجزاء، يمكن إعادة تجميعها بالتسلسل الصحيح وفقًا للإزاحات لتشكيل مخطط البيانات الأصلي.