IPV4和IPV6报文头比较

• IPV4报文头格式及各字段功能

• 图示

• 各字段功能
  • 版本号（Version）：长度4比特。标识目前采用的IP协议的版本号。一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）
  • IP包头长度（Header Length）：长度4比特。这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值= IP头部长度（单位为bit）/(8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。IP包头最小长度为20字节。
  • 服务类型（Type of Service）：长度8比特。8位 按位被如下定义 PPP DTRC0
    • PPP：定义包的优先级，取值越大数据越重要
      • 000 普通 (Routine)
      • 001 优先的 (Priority)
      • 010 立即的发送 (Immediate)
      • 011 闪电式的 (Flash)
      • 100 比闪电还闪电式的 (Flash Override)
      • 101 CRI/TIC/ECP(找不到这个词的翻译)
      • 110 网间控制 (Internetwork Control)
      • 111 网络控制 (Network Control)
    • DTRCO
      • D 时延: 0:普通 1:延迟尽量小
      • T 吞吐量: 0:普通 1:流量尽量大
      • R 可靠性: 0:普通 1:可靠性尽量大
      • M 传输成本: 0:普通 1:成本尽量小
      • 0 最后一位被保留，恒定为0
  • IP包总长（Total Length）：长度16比特。 以字节为单位计算的IP包的长度 (包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。
  • 标识符（Identifier）:长度16比特。该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用，对较大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。
  • 标记（Flags）：长度3比特。该字段第一位不使用。第二位是DF（Don’t Fragment）位，DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。
  • 片偏移（Fragment Offset）：长度13比特。表示该IP包在该组分片包中位置，接收端靠此来组装还原IP包。
  • 生存时间（TTL）：长度8比特。当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。
  • 协议（Protocol）：长度8比特。标识了上层所使用的协议。以下是比较常用的协议号：1 ICMP；2 IGMP；6 TCP；17 UDP；88 IGRP；89 OSPF
  • 头部校验（Header Checksum）：长度16位。用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。
  • 起源和目标地址（Source and Destination Addresses）：这两个地段都是32比特。标识了这个IP包的起源和目标地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。
  • 可选项（Options）：这是一个可变长的字段。该字段属于可选项，主要用于测试，由起源设备根据需要改写。可选项目包含以下内容：
    • 松散源路由（Loose source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，但是允许在相继的两个IP地址之间跳过多个路由器。
    • 严格源路由（Strict source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，如果下一跳不在IP地址表中则表示发生错误。
    • 路由记录（Record route）：当IP包离开每个路由器的时候记录路由器的出站接口的IP地址。
    • 时间戳（Timestamps）：当IP包离开每个路由器的时候记录时间。
    • 填充（Padding）：因为IP包头长度（Header Length）部分的单位为32bit，所以IP包头的长度必须为32bit的整数倍。因此，在可选项后面，IP协议会填充若干个0，以达到32bit的整数倍。

• IPV6报文头格式及各字段功能

• 图示
  • 
• 各字段功能
  • Version：4比特，值为6表示IPv6报文
  • Traffic Class：8比特，类似于IPv4中的TOS域
  • Flow Label：20比特。IPv6中新增。流标签可用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文。转发路径上的路由器可以根据流标签来区分流并进行处理。由于流标签在IPv6报文头中携带，转发路由器可以不必根据报文内容来识别不同的流，目的节点也同样可以根据流标签识别流，同时由于流标签在报文头中，因此使用IPSec后仍然可以根据流标签进行QoS处理。
  • Payload Length:16比特。以字节为单位的IPv6载荷长度，也就是IPv6报文基本头以后部分的长度（包括所有扩展头部分）。
  • Next Header：8比特。用来标识当前头（基本头或扩展头）后下一个头的类型。此域内定义的类型与IPv4中的协议域值相同。Pv6定义的扩展头由基本头或扩展头中的扩展头域链接成一条链。这一机制下处理扩展头更高效，转发路由器只处理必须处理的选项头，提高了转发效率。
  • Hop Limit：8比特。和IPv4中的TTL字段类似。每个转发此报文的节点把此域减1，如果此域值减到0则丢弃。
  • Source Address：128比特。报文的源地址。
  • Destination Address：128比特。报文的目的地址
• IPv6报文扩展头格式
  • IPv6选项字段是通过形成链式结构的扩展头支持的。IPv6基本头后面可以有0到多个扩展头。
  • IPv6扩展头排列顺序如下：
    1. 逐跳选项头，值为0（在IPv6基本头中定义）。此选项头被转发路径所有节点处理。目前在路由告警（RSVP和MLDv1）与Jumbo帧处理中使用了逐跳选项头。路由告警需要通知到转发路径中所有节点，需要使用逐跳选项头。Jumbo帧是长度超过65535的报文，传输这种报文需要转发路径中所有节点都能正常处理，因此也需要使用逐跳选项头功能。
    2. 目的选项头，值为60。只可能出现在两个位置：路由头前，这时此选项头被目的节点和路由头中指定的节点处理；上层头前（任何ESP选项后），此时只能被目的节点处理。Mobile IPv6中使用了目的选项头。Mobile IPv6中新增加一种类型的目的选项头（家乡地址选项）。家乡地址选项由目的选项头携带，用于移动节点离开家乡后通知接收节点此移动节点对应的家乡地址。接收节点收到带有家乡地址选项的报文后，会把家乡地址选项中源地址（移动节点的家乡地址）和报文中源地址（移动节点的转交地址）交换，这样上层协议始终认为是在和移动节点的家乡地址在通信，实现了移动漫游功能。
    3. 路由头，值为43。用于源路由选项和Mobile IPv6。
    4. 分片头，值为44。此选项头在源节点发送的报文超过Path MTU（源和目的之间传输路径的MTU）时对报文分片时使用。
    5. 验证头（AH头），值为51。用于IPSec，提供报文验证、完整性检查。定义和IPv4中相同。
    6. 封装安全载荷头（ESP头），值为50。用于IPSec，提供报文验证、完整性检查和加密。定义和IPv4中相同。
    7. 上层头，上层协议头，如TCP/UDP/ICMP等，目的选项头最多出现两次（一次在路由头前，一次在上层协议头前），其它选项头最多出现一次。但IPv6节点必须能够处理选项头（逐跳选项头除外，它固定只能进随基本头之后）的任意出现位置和任意出现次数，以保证互通性。
• IPV6与IPV4比较
  • 区别
    • IPV4中的header length(4),Identifier(16),Flags(3),Framented offset(13),Options(Length variable,used for test),Padding这些项都没有了，因为IPV6的报文头长度是固定的，只保留了最重要的功能，而对于一些非关键性的功能，IPV6放在了扩展报头中去实现
  • 整体来讲：IPV6的整体设计回归简洁，设计更加透明

转载请注明：爱开源 » IPV4和IPV6报文头比较