互联网协议第六版 (IPv6) 报头

互联网协议第六版 (IPv6) 报头是下一代互联网协议，旨在取代当前版本，即互联网协议第四版 (IPv4)。IPv6 修复了 IPv4 中的许多问题，例如可用的 IPv4 地址数量有限。

• IPv6 使用 128 位地址；地址空间足够大，可以满足可预测的未来需求。IPv6 在路由和网络自动配置等方面对 IPv4 进行了许多改进。
• IPv6 是 IPv4 的进步，一些在 IPv4 中无法正常工作的功能已从 IPv6 中移除。
• IPv6 是一种用于分组交换互连的互联网协议；它提供跨多个 IP 网络的端到端数据报传输。

IPv6 地址表示的二进制形式分解

下图显示了如何以二进制形式表示 IPv6 地址：

IPv6 报头格式

让我们来看一下 IPv6 报头的格式：

• 版本 (4 位) - IPv6 常量 6 包含位序列 0110。
• 优先级/流量类 (8 位) - 优先级/流量类字段指示 IPv6 数据包的优先级，类似于 IPv4 数据包的服务字段。这有助于路由器根据数据包的优先级处理流量。如果路由器发生拥塞，则最低优先级的数据包将被丢弃。
• 流标签 (20 位) - 流标签字段用于标识属于特定通信的的数据包流，发送方为此请求特殊处理，例如实时服务。例如，音频和视频传输被视为流，但文件传输和电子邮件可能不被视为流。
• 有效载荷长度 (16 位) - 16 位（无符号整数）有效载荷长度字段包含 IPv6 数据包报头中数据字段的长度（以八位字节/位计）。它将最大数据包有效载荷的上限设置为 64 千字节。如果需要更高的数据包有效载荷，则 IPv6 协议中提供了巨型有效载荷扩展报头。
• 下一个报头 - 8 位下一个报头字段标识 IPv6 报头中紧跟其后的报头类型，并位于 IPv6 数据包的数据字段（有效载荷）的开头。此字段通常指定数据包有效载荷使用的传输层协议。两种最常见的下一个报头类型是 TCP (6) 和 UDP (17)。下一个报头字段类似于 IPv4 协议字段。
• 生存时间 (TTL)/跳数限制 (8 位) - 8 位跳数限制字段由转发数据包的每个节点（路由器）递减一。如果跳数限制字段递减到零，则丢弃该数据包。此字段的主要功能是识别和丢弃由于任何路由信息错误而陷入无限循环的数据包。在 IPv6 协议的情况下，用于处理分段的字段不构成基本报头的一部分。它们被放入单独的扩展报头中。
• 源地址 - 它为 128 位，包含数据包的源节点的 IPv6 地址。
• 目的地址 - 它为 128 位，包含数据包的目的节点的 IPv6 地址。

IPv6 扩展报头

• 在 IPv6 扩展报头中，选项被放置在单独的扩展报头中，这些扩展报头位于数据包中的 IPv6 报头和传输层报头之间。
• 与 IPv4 选项不同，IPv6 扩展报头可以是任意长度。此外，数据包携带的选项数量也不限于 40 字节。
• IPv6 选项的长度始终是 8 个八位字节的整数倍。8 个八位字节的整数倍保留后续报头的对齐。

一些 IPv6 扩展报头包括：

• 路由 – 扩展路由，例如 IPv4 松散源路由
• 分段 – 分段和重组
• 身份验证 – 完整性和身份验证以及安全性
• 封装安全有效载荷 – 机密性
• 逐跳选项 – 需要逐跳处理的特殊选项
• 目的选项 – 目的节点要检查的可选信息

Urmila Samariya

更新于：2021年11月23日

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