IPv6介绍

IPv6的基本概念 众所周知,32位的IPv4地址已经耗竭,IPv6采用128位的地址长度拥有更大的地址空间。首先我们先来认识一下IPv6到底长成什么样子。 初识IPv6 图1 IPv6数据报文 上图是我们最熟悉的ping的IPv6版本ICMPv6。可以看到,IPv6数据报文和IPv4有很大的差别: 数据链路层(L2)的type字段标识为 0x86dd,表示承载的上层协议是IPv6 IPv4对比:type字段为0x0800 IPv6的头部字段,和IPv4差别巨大(可以猜测到,IPv6和IPv4无法兼容) IPv6的报文头部格式如下: 图2 IPv6报文头部(该图片来自互联网) IPv6报文头部更精简了,字段更少了,对比起IPv4,有以下几个地方值得注意: IPv6报文头部是定长(固定为40字节),IPv4报文头部是变长的。这个意味着,写代码处理IPv6数据报文的效率会提高很多:) IPv6中Hop Limit字段含义类似IPv4的TTL。 IPv6中的Traffic Class字段含义类似IPv4中的TOS(Type Of Service)。 IPv6的报文头部取消了校验和字段。取消这个字段也是对IPv4协议的一个改进。当IPv4报文在网路间传输,每经过一个路由器转发就是修改TTL字段,就需要重新计算校验和,而由于数据链路层L2和传输层L4的校验已经足够强壮,因此IPv6取消这个字段会提高路由器的转发效率。值得一提的是,在IPv6协议下,传输层L4协议UDP、TCP是强制需要进行校验和的(IPv4是可选的)。 IPv6报文头部中的Next Header字段表示“承载上一层的协议类型”或者“扩展头部类型”。这里的含义与IPv4有很大的差别,需要加以解释: 当IPv6数据报文承载的是上层协议ICMPv6、TCP、UDP等的时候,Next Header的值分别为58、6、17,这个时候和IPv4报文头部中的Protocol字段很类似。 当不是以上3种协议类型的时候,IPv6报文头部紧接的是扩展头部。扩展头部是IPv6引入的一个新的概念,每个IPv6的数据报文可以承载0个或多个扩展头部,扩展头部通过链表的形式组织起来。当IPv6数据报文承载着扩展头部的时候,Next Header的数值为扩展头部的类型值。 为什么要引入扩展头部这个概念,这里也是IPv6对IPv4改进的一个方面,用扩展头部取代了IPv4的可选项信息,精简了IPv6的头部,增强了IPv6的扩展性。有同学会不会有疑问,IPv6的分片数据报文怎么处理?其实就是使用了IPv6扩展头部。我们来抓一个UDP分片报文来看看。 图3 IPv6分片报文 当发送一个分片IPv6数据报文的时候,IPv6使用的是扩展头部的形式组织各个分片的信息,如图IPv6报文头部Next Header字段值为44表示存在扩展头部,扩展头部是IPv6分片数据信息。 对比IPv4,分片信息是记录在IPv4报文头部的分片字段中。 IPv6的扩展头部类型有很多种,除了上述的分片头部,还有路由头部、逐跳可选头部等,具体的可以参考RFC2460。 本章主要介绍了IPv6的一些很直观的认识,下面逐渐介绍IPv6上的基本知识和概念。 IPv6的地址语法 一个IPv6的地址使用冒号十六进制表示方法:128位的地址每16位分成一段,每个16位的段用十六进制表示并用冒号分隔开,例如: 一个普通公网IPv6地址:2001:0D12:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871 IPv6地址支持压缩前导零的表示方法,例如上面的地址可以压缩表示为: 2001:D12:0:0:2AA:987:FE29:9871 为了进一步精简IPv6地址,当冒号十六进制格式中出现连续几段数值0的位段时,这些段可以压缩为双冒号的表示,例如上面的地址还可以进一步精简表示为: 2001:D12::2AA:987:FE29:9871 又例如IPv6的地址FF80:0:0:0:FF:3BA:891:67C2可以进一步精简表示为: FE80::FF:3BA:891:67C2 这里值得注意的是,双冒号只能出现一次。 IPv6地址的号段划分和前缀表示法 IPv6拥有128位巨大的地址空间,对于那么大的空间,也不是随意的划分,而是使用按照bit位进行号段划分(与鹅厂内部一些的64位uin改造放号的zone划分算法)。 IPv6的地址结构如下图: 图4 Read more…