IPv6

• IPv4地址空間耗盡，需要更大的地址空間

• 改變其首部，使其可以快速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)

IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式

1、IPv6基本首部

1. 首部長(zhǎng)度改為固定的40字節(jié)，稱為基本首部

2. 取消了服務(wù)類型字段

3. 取消了檢驗(yàn)和字段

4. 將總長(zhǎng)度字段改為有效載荷長(zhǎng)度

5. 將TTL字段改為跳數(shù)限制字段

6. 將協(xié)議字段改為下一個(gè)首部字段

7. 將選項(xiàng)字段改為擴(kuò)展首部(在IPv6的數(shù)據(jù)部分)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能

版本：指明協(xié)議版本

通信量類：8位，為了區(qū)分不同數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)，以實(shí)現(xiàn)IPv6支持QoS(不同質(zhì)量服務(wù))

流標(biāo)號(hào)：20位，用來(lái)標(biāo)識(shí)同一“流”中的數(shù)據(jù)報(bào)， 流標(biāo)簽字段時(shí)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)中新增的一個(gè)字段，占20位，可用來(lái)標(biāo)記報(bào)文的數(shù)據(jù)流類型，以便在網(wǎng)絡(luò)層區(qū)分不同的報(bào)文。流標(biāo)簽字段有源節(jié)點(diǎn)分配，通過(guò)流標(biāo)簽、源地址、目的地址三元組方式就可以唯一標(biāo)識(shí)一條通信流，而不用像IPv4那樣需要使用五元組方式（源地址、目的地址、源端口、目的端口和傳輸層協(xié)議號(hào)）。這樣發(fā)動(dòng)的最大好處有兩點(diǎn)：一是流標(biāo)簽可以和任意的關(guān)聯(lián)，需要標(biāo)識(shí)不同類型的流（可以是非五元組）時(shí)，無(wú)需對(duì)流標(biāo)簽做改動(dòng)；二是流標(biāo)簽在IPv6基本頭中，使用IPSec時(shí)此域?qū)D(zhuǎn)發(fā)路由器可見(jiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)路由器可以在使用IPv6報(bào)文IPSec的情況下仍然可以通過(guò)三元組（流標(biāo)簽、源地址、目的地址）針對(duì)特定的流進(jìn)行QoS（質(zhì)量服務(wù)）處理。

有效載荷長(zhǎng)度：16位，指明有效載荷的長(zhǎng)度(包括擴(kuò)展首部)

下一個(gè)首部： 下一個(gè)頭部字段用來(lái)標(biāo)識(shí)當(dāng)前報(bào)頭（或者擴(kuò)展報(bào)頭）的下一個(gè)頭部類型，占8位。每種擴(kuò)展報(bào)頭都有其對(duì)應(yīng)的值。下一個(gè)頭部字段內(nèi)定義的擴(kuò)展報(bào)頭類型與IPv4中的協(xié)議字段值類似，但在IPv6數(shù)據(jù)報(bào)中，緊接著IPv6報(bào)頭的可能不是上層協(xié)議頭部（當(dāng)沒(méi)有擴(kuò)展報(bào)頭或者為最后一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭時(shí)才是上層協(xié)議頭），而是IPv6擴(kuò)展報(bào)頭。這一機(jī)制下處理擴(kuò)展報(bào)頭更搞笑，因?yàn)闃?biāo)識(shí)了數(shù)據(jù)報(bào)中對(duì)應(yīng)的上層協(xié)議或者擴(kuò)展報(bào)頭類型，轉(zhuǎn)發(fā)路由器只需處理必須處理的擴(kuò)展報(bào)頭，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率。

跳數(shù)限制：8位，相當(dāng)于IPv4中的TTL

源地址、目的地址：128位

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2、IPv6擴(kuò)展首部

逐跳選項(xiàng)頭

本擴(kuò)展報(bào)頭類型值為0（在IPv6報(bào)頭下一個(gè)頭部字段中定義，下同）。此擴(kuò)展報(bào)頭須被轉(zhuǎn)發(fā)路徑所有節(jié)點(diǎn)處理。目前在路由告警（RSVP和MLDv1）與Jumbo幀處理中使用了逐跳選項(xiàng)頭，因?yàn)槁酚筛婢枰ㄖ睫D(zhuǎn)發(fā)路徑中所有結(jié)點(diǎn)，而Jumbo幀是長(zhǎng)度超過(guò)65535字節(jié)的報(bào)文，傳輸這種報(bào)文需要轉(zhuǎn)發(fā)路徑中所有結(jié)點(diǎn)都能正常處理。

目的選項(xiàng)頭

本擴(kuò)展報(bào)頭類型值為60。只可能出現(xiàn)在兩個(gè)位置：

1. 路由頭前，這是此選項(xiàng)頭被目的節(jié)點(diǎn)和路由頭中指定的結(jié)點(diǎn)處理；

2. 上層頭前（任何的ESP頭后），此時(shí)只能被目的結(jié)點(diǎn)處理。 移動(dòng)IPv6中使用了目的選項(xiàng)頭，稱為家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)。家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)由目的選項(xiàng)頭攜帶，用以移動(dòng)結(jié)點(diǎn)離開(kāi)“家鄉(xiāng)”后通知接受節(jié)點(diǎn)此移動(dòng)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的家鄉(xiāng)地址。接受節(jié)點(diǎn)收到帶有家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)的報(bào)文后，會(huì)把家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)中的源地址（移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址）和報(bào)文中源地址（移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址）交換，這樣上層協(xié)議始終認(rèn)為是在和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址通信，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)漫游功能。

路由頭

本擴(kuò)展報(bào)頭類型值為43，用于源路由選項(xiàng)和移動(dòng)IPv6。

分段頭

本擴(kuò)展報(bào)頭類型值為44，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)的分段，在IPv4中就有對(duì)應(yīng)的字段。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文超過(guò)傳輸鏈路MTU（源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間傳輸路徑的MTU）時(shí)，需要對(duì)報(bào)文進(jìn)行分段時(shí)使用。

認(rèn)證頭

本擴(kuò)展報(bào)頭類型值為51，用于IPSec，提供報(bào)文驗(yàn)證，完整性檢查。

封裝安全有效載荷頭

本擴(kuò)展頭類型值為50，用于IPSec，提供報(bào)文驗(yàn)證、完整性檢查差和加密。

上層頭

這是用來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)中上層協(xié)議類型，如TCP、UDP、ICMP等。

3、IPv6數(shù)據(jù)報(bào)對(duì)比IPv4

• IPv6去除了IPv4報(bào)頭中的頭部長(zhǎng)度、標(biāo)識(shí)、標(biāo)志、段偏移、校驗(yàn)和、選項(xiàng)、填充這么多字段，卻只增加了流標(biāo)簽這一個(gè)字段，因此IPv6報(bào)頭處理和IPv4報(bào)頭處理相比大大簡(jiǎn)化，提高了處理效率。

• 另外，IPv6為了更好地支持各種選項(xiàng)處理，提出了擴(kuò)展頭的概念，新增選項(xiàng)時(shí)不必修改現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)就能做到，理論上可以無(wú)限擴(kuò)展，體現(xiàn)了優(yōu)異的靈活性

IPv6地址

IPv6地址類型

(1) 單播 (unicast)：傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

(2) 多播 (multicast)：一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。

(3) 任 播(anycast)： 這是 IPv6 增加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)，但數(shù)據(jù)報(bào)在交付時(shí)只交付其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。

IPv6的地址表示法

冒號(hào)十六進(jìn)制記法：

如： 68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF

可以使用零壓縮技術(shù)：

FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可壓縮為： FF05::B3

IPv6地址分類

IPv4到IPv6

IPv6系統(tǒng)必須兼容IPv4系統(tǒng)，并且能夠?yàn)镮Pv4分組選擇路由

兩種向IPv6過(guò)度的策略

雙協(xié)議棧

• 在完全過(guò)渡到IPv6之前，是一部分主機(jī)(或者路由器)裝有兩個(gè)協(xié)議棧，

• 雙協(xié)議棧主機(jī)有兩種IP地址：IPv4 IPv6

• 可以根據(jù)DNS返回的IP地址確定使用IPv4還是IPv6地址

隧道技術(shù)

• 在IPv6數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入IPv4網(wǎng)絡(luò)時(shí)，把IPv6數(shù)據(jù)報(bào)封裝成為IPv4數(shù)據(jù)報(bào)

• 當(dāng)IPv4數(shù)據(jù)報(bào)離開(kāi)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的隧道時(shí)，再把IPv4的數(shù)據(jù)部分即原來(lái)的IPv6數(shù)據(jù)報(bào)交給主機(jī)的IPv6協(xié)議棧

ICMPv6

IPv4里的ARP和IGMP、ICMP都被合并到ICMPv6中