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【计算机网络】网络层 : IPv6 协议 ( IPv6 数据包格式 | IPv6 地址表示 |

时间：2018-07-08 21:44:59

文章目录

一、IPv6 发展二、IPv6 数据报格式三、IPv6 和 IPv4 对比四、IPv6 地址表示五、IPv6 地址类型六、IPv4 向 IPv6 过渡策略

一、IPv6 发展

IPv4 :32 位的 IPv4 地址空间已经耗尽 , 之后虽然使用了 CIDR 和 NAT 技术 , 延缓了 IP 地址耗尽的时间 , 但是迟早会耗尽 ;

IPv6 :从根本上解决了上述问题 , 使用了 128 位地址 , 改进了首部格式 , 可以快速处理/转发 IP 数据报 , 支持 Qos ;

二、IPv6 数据报格式

IPv6 数据报格式 :

IPv6 数据报分为两部分 , 基本首部 , 有效载荷 ;

基本首部 :404040 字节 ;有效载荷 :由选项 ( 若干扩展首部 ) 和数据部分组成 ; 有效载荷最长不超过 655356553565535 字节 ;

404040 字节的基本首部 :

版本 :IP 协议的版本号就是 666 ; [0,4][0 , 4][0,4] 位 ;优先级 :数据报类别 , 优先级 ;流标签 :流指的是从源点到终点的数据报 , 同一个流的数据报都有相同的流标签 ;有效载荷长度 :占 222 字节 , 取值范围 [0,65535][0 , 65535][0,65535] ;下一个首部 :标识下一个扩展首部 ; 每个扩展首部都有下一个首部标识 , 基本首部中标识了扩展首部 111 , 扩展首部 111 中标识了扩展首部 222 ;跳数限制 :相当于 TTL 生存时间 , 经过指定路由器条数后 , 丢弃数据报 ;源地址 / 目的地址 :128128128 位用于标识源地址和目的地址 ;

三、IPv6 和 IPv4 对比

IPv6 和 IPv4 对比 :

① 地址空间 :从 444 ( 323232 位 ) 字节扩展到了 161616 字节 ( 128128128 位 ) ;

② 校验和 :IPv6 中移除了校验和字段 , 每一跳的路由器中不再校验数据 , 减少了每一跳的时间 ;

③ 首部精简 :IPv6 将可选字段移出首部字段 , 放在有效载荷的扩展首部中 , 路由器不对扩展首部进行检查 , 提高了处理效率 ;

④ 即插即用 :IPv6 设备只要接入网络就直接分配 IP 地址 , 不需要 DHCP 协议 ;

⑤ 数据分片 :IPv6 只能在源主机处进行数据分片 , 不能在路由器分片 , IPv4 可以在主机和路由器进行分片 ;

⑥ IPv6 首部长度 :IPv6 首部长度必须是 888 字节整数倍 ; IPv4 首部是 444 字节整数倍 ;

IPv6 独立特性 :( 仅作了解 )

① ICMPv6 协议是用于 IPv6 的 ICMP 协议 , 其有附加报文分组过大报文 , 路由器无法转发这么大的分组 , 返回给主机 , 让主机重新给报文分组 ;

② IPv6 支持资源预分配 ;

③ IPv6 取消协议字段 , 使用下一个首部字段替代 ;

④ IPv6 取消了总长度字段 , 使用有效载荷字段替代 ;

⑤ IPv6 取消了服务类型字段 ;

四、IPv6 地址表示

IPv6 地址表示 :

① 冒号十六进制记法 :2B2B:0000:0000:0000:002B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B:0000:0000:0000:002B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B:0000:0000:0000:002B:2B2B:2B2B:2B2B , 使用 777 个冒号 , 将 888 个 short 短整型数字使用十六进制数表示出来 ;

② 压缩形式 :如果每个 short 短整型数字前面若干位为 0 , 可以省略 , 如果四位全是 000 , 那么可以使用一个 000 代替 ;

上述 IPv6 地址使用压缩形式可以表示成2B2B:0:0:0:2B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B:0:0:0:2B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B:0:0:0:2B:2B2B:2B2B:2B2B ;

③ 零压缩 :连续的 000 使用一对冒号表示 , 但是一个 IPv6 地址中只能使用一次 ;

零压缩表示上述 IPv6 地址 :2B2B::2B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B::2B:2B2B:2B2B:2B2B2B2B::2B:2B2B:2B2B:2B2B