《深入解析IPV6》第四章---IPv6报头

第四章IPv6报头Page2本讲主要内容IPv6包的结构IPv6报头与IPv4报头的比较IPv6扩展报头逐跳选项报头目标选项报头IPv6选项路由报头片段报头身份验证报头封装安全有效负载报头Page34.1IPv6包的结构IPv6包包括IPv6报头、扩展报头和上层协议数据单元。IPv6报头IPv6报头是必须有的，为固定的40字节扩展报头可有可无，长度不固定。若存在此报头，则IPv6报头的下一报头字段（NextHeader）字段会表示首个扩展报头。上层协议数据单元（PDU）PDU通常包含PDU报头和其有效负载。IPv6报头扩展报头上层协议数据单元Page44.2IPv6报头与IPv4报头的比较为了对特定数据流提供特殊处理定义IP数据报除基本报头外的总长度，包括扩展报头在内定义数据报中跟随在IPv6报头后面的扩展报头的类型和IPv4中TTL相同定义当发生通信量拥塞时分组优先级IPv6报头：40Octets,8fieldsPage54.2IPv6报头与IPv4报头的比较IPv6报头格式版本（version）4比特的版本字段表示IP协议的版本，设置为6。流量类别（TrafficClass）8比特的流量类别表示IPv6包的类型或优先权。此字段近似IPv4的服务类型字段。流标签（FlowLabel）20比特的流标签提供了一种区分不同流量类型流的方法。此字段表示此包是源和目标之间一系列流中的一个，需要中间IPv6路由的特殊处理。设置为0表示默认的路由处理方法。中间路由可以用包的源地址。，目标地址和流标签来辨别给定的流。有效负载长度（PayloadLength）此字段是一个16比特的无符号整数，用来表示有效负载的长度。有效负载长度包括扩展报头和上层的PDU。Page64.2IPv6报头与IPv4报头的比较IPv6报头格式下一报头（NextHeader）此8比特字段表示首个扩展报头（假设存在）或上层PDU的协议类型。跳数限制（HopLimit）此字段表示IPv6包能经过的最大链路数，超过此数的包将被丢弃。源地址（SourceAddress）此字段128位表示起始主机的IPv6地址。目的地址（DestinationAddress）此128比特的字段表示目的节点IPv6地址。如果提供了路由选择报头，目标节点可以是下一中间节点；否则，目标节点就是最终的分组目的地。Page74.2IPv6报头与IPv4报头的比较4.4IPv6报文格式IPv4和IPv6报文格式比较20－60字节maximum65535octetsIPv4固定40字节maximum65535octetsIPv60或更多IPv4Header数据传输层数据IPv6Header扩展头扩展头7Page84.2IPv6报头与IPv4报头的比较IPv4报头：20字节+Options，共13个字段0bits31版本HLEN总长度标识符标志段偏移32bitSourceAddress32bitDestinationAddress482416服务类型OptionsandPadding生存时间检验和协议类型删除字段改动字段8Page94.2IPv6报头与IPv4报头的比较DestinationAddressSourceAddressVerIHLServiceTypeIdentificationFlagsOffsetTTLProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptions+PaddingTotalLengthVerFlowLabelPayloadLengthNextHeaderHopLimitTrafficClassIPv4PacketHeaderIPv6PacketHeader32bits32bits128bits9Page104.2IPv6报头与IPv4报头的比较IPv6报头：1.IPv6报头不包含选项，固定了报头长度。2.删去了报头校验和。3.去掉了分段标志、标识和偏移字段。在IPv6中分片和重组提供了一个专门的扩展报头。4.去掉了业务类型字段，增加了流标志和优先级字段，以支持实时业务和QoS.5.使用扩展报文代替IPv4中的选项字段6.报文中的字段的个数减少Page114.2IPv6报头与IPv4报头的比较下一个报头：标识基本报头后面的报头类型，若无扩展报头，则标识上层协议，这时本字段与IPv4报头的“协议类型”相同。表中列出了为下一个报头域定义的几个值。值描述0逐跳选项报头6TCP17UDP43路由选择报头（RH）44分片报头（FH）45域间路由46资源预约50封装安全有效负载（ESP）51鉴别报头（AH）58ICMPv659没有下一报头60目的站点选项报头11Page124.3IPv6扩展报头IPv6的扩展报头被放在IPv6基本报头和上层报头间。扩展报头是通过下一个报头值来区分的。一个IPv6信息包可以有0个或多个扩展报头，每一个扩展报头都是通过前一个报头中的下一个报头字段来确定。基本报头扩展报头1扩展报头n上层报头+数据……可选Page134.3IPv6扩展报头IPv6基本首部下一首部=TCPTCP首部+数据IPv6基本首部下一首部=路由路由选择首部下一首部=分片分片首部下一首部=TCPTCP首部+数据IPv6基本首部下一首部=路由路由选择首部下一首部=TCPTCP首部+数据无扩展首部有1个扩展首部有2个扩展首部Page144.3IPv6扩展报头扩展报头必须严格按照它们在信息包出现的顺序进行处理，在处理一个报头的时候，要求节点必须处理下一个报头，若当前报头的下一个报头域的值不能被节点识别，则该节点应该丢弃该信息包，同时发送一个ICMP参数问题报文给该信息包信源，同时在ICMP报文的指针字段包含原始信息包中不可识别值的偏移量。目前的IPv6规范定义了6种扩展报头：逐跳选项报头；路由选择报头；分片报头；验证报头；加密安全报头；目标选项报头Page154.4IPv6逐跳选项报头从源节点到目的节点的路由上的每个节点，即每个转发包的路由器都检查逐跳选项中的信息。源节点和目的节点也对逐跳选项报头进行处理。对逐跳选项报头来说，前一个报头的“下一个报头”字段为0。逐跳选项报头必须紧跟在IPv6报头之后。Page164.4IPv6逐跳选项报头下一报头（NextHeader）这个8比特字段包含的是协议号，用来标识紧跟在逐跳选项报头之后的协议报头。扩展报头长度（HdrExtLen）这8个比特字段表示以8字节为单位的报头长度（不包含第一个8字节）若逐跳选项报头长为8字节，则此字段为0。选项（Options）选项字段是变长的，但必须使整个逐跳选项报头的长度是8字节的倍数。选项的格式在后面进行讲解。Page174.5目标选项报头目标选项报头用于为中间目标或最终目标指定发送包的参数。此报头由前一报头的下一报头字段60表示。若存在路由报头，则它表示每个中间目标的发送或处理选项。此情况下目标选项报头出现在路由报头之前。若没有路由报头，或者此报头出现在路由报头之后，则此报头表示最终目标的发送或处理选项。目标选项报头和逐跳选项报头结构类似。目标选项的例子是移动IPv6的本地地址目标选项Page184.6IPv6选项逐跳选项报头和目标选项报头中装载了数量可变的选项值，这些值是按照“类型-长度-值”的格式进行编码的。选项类型（Option）选项类型字段是一个8比特字段，标识了选项的类型。RFC2460只定义了填充选项：Pad1和PadN选项。RFC2675定义了超大有效负载选项，RFC2711定义了路由警告选项，RFC3775定义了本地地址目标选项。RFC还定义了其他的一些选项。选项数据长度（OptionDataLenth）此8比特说明以字节为单位的选项数据长度。选项数据（OptionData）这是一个可变长的字段，装载了选项特有的数据。选项数据的格式如下所示。选项类型选项数据长度选项数据01237815Page194.6IPv6选项选项类型选项数据长度选项数据01237815在选项类型中，高两位表示了节点未识别出选项类型时应如何处理的结果。下表列出了这2位值的定义及对应的含义。选项类型中的第3位表示到目标的途中选项数据允许改变（=1）或不允许改变（=0）。值采取的动作00跳过不认识的选项，继续进行分组处理01自行丢弃分组10丢弃分组，并想分组源发送一条ICMPv6错误报文，说明有不认识的选项11丢弃分组，只有当分组目的是单播目的时，才向分组源端发送ICMPv6错误报文Page204.6IPv6选项Pad1选项Pad1选项用于插入单个填充字节，以使逐跳选项或目标选项位于8字节边界并满足选项的对齐要求。Pad1选项没有对齐的要求。Pad1选项由一个字节组成；选项类型设置为0，没有长度或值字段。下图显示了Pad1选项的格式。选项类型=007Page214.6IPv6选项PadN选项PadN用于插入两个或多个填充字节，以使逐跳选项或目标选项报头位于8字节边界并满足选项对齐的要求。PadN选项没有对齐要求。PadN选项由选项类型字段（设为1）和长度字段（设为填充字节数）组成。下图显示了PadN选项的格式。07815选项类型=1选项数据长度选项数据Page224.6IPv6选项超大有效负载选项它表示用于超过65535字节的有效负载大小。有效负载选项有4n+2这一对齐要求。若存在超大有效负载选项，就不再用IPv6报头中的有效负载长度字段来表示IPv6包用32位的超大有效负载长度字段，能够表示4294967295字节的有效负载。IPv6包中的有效负载超过65535字节时称为超大包。当选项类型设置为194（二进制11000010）时执行以下操作：丢弃包、向分组源端发送ICMPv6错误报文（只有当分组目的是单播目的时）、不允许在传输中改变选项07815选项类型=194选项数据长度=4字节超大有效负载长度/32位Page234.6IPv6选项路由器警告选项它用来告知路由器：包中的内容需要额外处理。路由器警告选项有2n+0这一对齐要求。路由器警告选项用于多播侦听发现（MLD）和资源存储协议（RSVP）。选项类型字段设置为5。07815选项类型=5选项数据长度=2字节路由器警告值/16位Page244.6IPv6选项选项的对齐要求需要进行选项填充就说明报头有对齐的要求，以保证选项中的特定字段正好位于边界上。对齐要求用xn+y表示，其含义是，该选项必须从x字节的整数倍上加上y字节（相对报头的起始处）的字节边界起始。例如对齐4n+2的含义是选项必须从（4字节的整数倍）+2字节的边界起始。换句话说，选项必须从相对于逐跳选项或是目标选项报头的起始处6字节、10字节、14字节（以此类推）的字节边界处起始。为了满足对齐要求，当有多个选项时，通常使用填充字段置于某个选项或每个选项之间。Page254.6IPv6选项本地地址选项此选项用于表示移动节点的本地地址。当移动节点连到本地链路时，分配给它本地地址。通过本地地址，不管移动节点在IPv6网络的哪里，它总是可达的。本地选项地址由8n+6这一对齐要求。选项类型字段设置为201（二进制11001001）。07815选项类型=5选项数据长度=16字节本地地址/128位Page264.6IPv6选项选项类型总结选项类型选项及其用途对齐要求0Pad1选项：逐跳选项或目标选项无1PadN选项：逐跳选项或目标选项无194超大有效负载选项：逐跳选项4n+25路由器警告选项：逐跳选项2n+0201本地地址选项：目标选项报头8n+6Page274.7路由报头下一报头扩展报头长度路由类型剩余段数类型特有数据执行源路由选择节点用路由报头列出了在分组传输路径上要经过的（被称为路由段的）中间节点。下一报头：8比特用来标识紧跟在路由报头之后的协议报头。扩展报头长度：8比特