计算机网络——8.IPv6基础

IPv6基础

本文主要对IPv6基础知识进行讲解，目的在于对IPv6有基本的了解，IPv6最主要的作用在于解决IPv4地址不够用问题。

 

1.      初识IPv6地址

IANA已经宣布对于IPv4地址的分配在2010年底结束，APNIC的地址分配大约在2011年底耗尽。而我国将在2011年底出现互联网地址缺口。IPv6（Internet protocol version 6）网络协议版本6，用于替代IPv4的下一代IP协议，它有更大的地址空间，地址长度为128位，能完全解决IPv4耗尽的问题。Ipv6具备更高的安全性，集成了IPSec协议，作为IPv6固有的一部分。IPv6具备更好的可移动性。IPv6具备更好的保持服务。

1.1  IPv6的报文结构

版本（4位）：标识IP报文版本，作用与IPv4的版本一样，值设置为6。

流量类型（8位）：指示IPv6数据流通信或优先级，功能类似于IPv4的服务类型TOS字段，用于服务质量QOS功能。

流标签（20位）：流通常指实时数据，例如，这些数据具备相同的目标IP地址，源IP地址、目标端口等，那么它们将具备一个相同的标签指。规划这个字段的意义在于对实时数据进行低延迟交付应用。

净荷长度（16位）：表示报文负载的长度，而不是整个IPv6数据报的长度。没有包括整个IPv6报文中的主首部的长度。

下一个头部（8位）：本字段代替IPv4中的协议字段，扩展了IPv4头部中协议号的功能，指示下一个扩展首部的表示，也就是IPv6数据报的下一个首部。

跳数限制（8位）：该字段类似于IPv4的生命周期TTL。它定义了IP数据报文所能经过的最大跳数。

源IPv6地址（128位）。

目的IPv6地址（128位）。

 

1.2  IPv6与IPv4报文结构对比

            

                                                     IPv4报文结构  

 

                                                      IPv6报文结构

引入了多首部概念：IPv4是单一报文首部，IPv6支持一个主首部和多个扩展首部，这样让数据报文的结构更清晰，层次化更明显，也可以存放更多信息。

IPv6改变了IPv4报文首部的部分字段名称与格式：IPv6主首部删除了IPv4中定义的几个字段（标识、标记和片偏移），只保留了数据转发所必须的重要信息在IPv6首部中，其他字段被放到IPv6的扩展首部中。

IPv6取消了首部校验：因为IPv6扩展首部的出现，高层的协议与IPv6的主首部进行了分离。在主首部进行校验将变得多余，所以删除。

 

IPv6扩展首部与片偏移问题

IPv6数据所需的公共信息被放到首部报文中，而上层协议信息、分片数据信息等被放到IPv6的扩展首部中，并且IPv6的主首部是固定长度的，这样做可以保证网络的中间设备以最高的效率进行数据转发。而IPv4使用“选项”字段改变报文的长度，路由器需要对这些选项字段进行特殊处理，就降低了数据转发的性能。

例如，IPv4中，主机传输的最大数据单元是1500，路由器传输最大为300，此时虽然主机将数据分为1500大小数据单元，但到了路由器还得再分为300的大小，所以加重了路由器的任务。而IPv6省去了这一工作，首先使用MTU探测消息，得知网络传输线路的最小MTU，然后用这一大小进行分片，分片过程是控制在源主机完成，中间网络设备不再执行分片工作。

关于IPv6地址格式参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_72a2ef140100pddx.html