IPv6包结构

　　IPv6包由IPv6包头、扩展包头和上层协议数据单元三部分组成，见图1。

　　图1、IPv6包结构

　　・IPv6包头

　　40字节固定长度，在本文的稍后部分将有详细论述。

　　・扩展包头

　　IPv6包头

　　设计中对原IPv4包头所做的一项重要改进就是将所有可选字段移出IPv6包头，置于扩展头中。由于大多数IPv6扩展头不受中转路由器检查，因此改进后的IPv6包头可以提高路由器转发效率。

　　IPv6扩展头可以没有，也可以有一个或多个。IPv6所做的另一个改进之处是：与IPv4选项不同，IPv6扩展头长度不固定，便于日后扩充新增选项，这一特征加上选项的处理方式使得IPv6选项能得以真正的利用。

　　・上层协议数据单元（PDU）

　　PDU由传输头及其负载（如ICMPv6消息、或UDP消息等）组成。而IPv6包有效负载则包括IPv6扩展头和PDU，通常所能允许的最大字节数为65，535字节，大于该字节数的负载可通过使用扩展头中的Jumbo Payload选项进行发送。

　　IPv6包头

　　图2、IPv6包头格式

　　IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。

　　Version（版本号）：4位，IP协议版本号，值 = 6。 Traffice Class（通信类别）：8位，指示IPv6数据流通信类别或优先级。功能类似于IPv4的服务类型（TOS）字段。

　　Flow Label（流标记）：20位，IPv6新增字段，标记需要IPv6路由器特殊处理的数据流。该字段用于某些对连接的服务质量有特殊要求的通信，诸如音频或视频等实时数据传输。在IPv6中，同一信源和信宿之间可以有多种不同的数据流，彼此之间以非“0”流标记区分。如果不要求路由器做特殊处理，则该字段值置为“0”。

　　Payload Length（负载长度）：16位负载长度。负载长度包括扩展头和上层PDU，16位最多可表示65，535字节负载长度。超过这一字节数的负载，该字段值置为“0”，使用扩展头逐个跳段（Hop-by-Hop）选项中的巨量负载（Jumbo Payload）选项。

　　Next Header（下一包头）：8位，识别紧跟IPv6头后的包头类型，如扩展头（有的话）或某个传输层协议头（诸如TCP，UDP或着ICMPv6）。 Hop Limit（跳段数限制）：8位，类似于IPv4的TTL（生命期）字段。与IPv4用时间来限定包的生命期不同，IPv6用包在路由器之间的转发次数来限定包的生命期。包每经过一次转发，该字段减1，减到0时就把这个包丢弃。 Source Address（源地址）：128位，发送方主机地址。

　　Destination Address（目的地址）：128位，在大多数情况下，目的地址即信宿地址。但如果存在路由扩展头的话，目的地址可能是发送方路由表中下一个路由器接口。

　　附：常用的Next Header 字段值表

　　表1、Next Header 字段值

　　IPv6扩展包头

　　IPv6将所有的可选项都移出IPv6包头，置于扩展头中。由于除Hop-by-Hop选项扩展头外，其他扩展头不受中转路由器检查或处理，这样就能提高路由器处理包含选项的IPv6分组的性能。

　　通常，一个典型的IPv6包，没有扩展头。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时，才由发送方添加一个或多个扩展头。与IPv4不同，IPv6扩展头长度任意，不受40字节限制，但是为了提高处理选项头和传输层协议的性能，扩展头总是8字节长度的整数倍。

　　目前，RFC 2460中定义了以下6个IPv6扩展头：Hop-by-Hop（逐个跳段）选项包头、目的地选项包头、路由包头、分段包头、认证包头和ESP协议包头。

　　1）Hop-by-Hop选项包头 包含分组传送过程中，每个路由器都必须检查和处理的特殊参数选项。 Hop-by-Hop选项包头中的选项描述一个分组的某些特性或用于提供填充。这些选项有：

　　・Pad1选项（选项类型为0），填充单字节。

　　・PadN选项（选项类型为1），填充2个以上字节。

　　・Jumbo Payload选项（选项类型为194），用于传送超大分组。使用Jumbo Payload选项，分组有效载荷长度最大可达4,294,967,295字节。负载长度超过65,535字节的IPv6包称为“超大包”。

　　・路由器警告选项（选项类型为5），提醒路由器分组内容需要做特殊处理。路由器警告选项用于组播收听者发现和RSVP（资源预定）协议。

　　2）目的地选项包头 需要被中间目的地或最终目的地检查的信息。有两种用法： ・如果存在路由扩展头，则每一个中转路由器都要处理这些选项。

　　・如果没有路由扩展头，则只有最终目的节点需要处理这些选项。

　　3）路由包头 类似于IPv4的松散源路由。IPv6的源节点可以利用路由扩展包头指定一个松散源路由，即分组从信源到信宿需要经过的中转路由器列表。

4）分段包头 提供分段和重装服务。当分组大于链路最大传输单元（MTU）时，源节点负责对分组进行分段，并在分段扩展包头中提供重装信息。 IPv6包的不可分段部分包括：IPv6包头、Hop-by-Hop选项包头、目的地选项包头（适用于中转路由器）和路由包头。IPv6包的可分段部分包括：认证包头、ESP协议包头、目的地选项包头（适用于最终目的地）和上层协议数据单元PDU。

　　注：a、在IPv6中，只有源节点才能对负载进行分段。 b、IPv6超大包不能使用该项服务。

　　5）认证包头 提供数据源认证、数据完整性检查和反重播保护。认证包头不提供数据加密服务，需要加密服务的数据包，可以结合使用ESP协议。 6）ESP协议包头 提供加密服务。

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