【IPv6】IPv6协议
一、IPv6数据报格式
这是与v4报头的对比
1.8bit的版本保留了,v4版本就是4,v6就是6。
2.v6去除了v4的首部长度字段,因为v6的首部长是固定的40字节。
3.服务类型(Type of Service, ToS)和通信类型(Traffic Class)使用类似,都是8bit。
复习:v4中的服务类型分为前6bitDCSP差分服务代码点字段和后2bitECN显式拥塞控制字段。
DSCP字段用于标记数据包以实现QoS,例如网络中一些需要低延迟高吞吐量的包,比如实时音视频流,使这些包得以优先处理。
ECN显式拥塞控制,如果网络中的一个设备监测到即将发生拥塞,他就会把转发的包的ECN位设置,这样到达了接收端之后,接收端会在TCP的ACK包里设置ECN-Echo(ECE)标志,告诉发送方有拥塞,发送方收到后就会通过减少发送方窗口大小来降低发送速率,发送端还会在随后的一个或多个TCP数据包中设置Congestion Window Reduced(CWR)标志,表明它已经采取了措施来响应拥塞。如何减少发送方窗口大小:先减少ssthresh到原来的一半,然后再将发送窗口设置为ssthresh的大小,这个过程就类似于正常丢包之后的处理。
这两个v6中都类似。
4.流标签,这是ipv6的新字段,是一个16bit的标签字段,发送方可以将同属于一个流的包设置为同样的流标签,以使这些包再通过路由器时得到相同的处理。路由器如何根据流标签来处理包是一张表,由网络设备管理员设置,以达到某种QoS。

5.标识、标志、分段偏移在v4中作为ip数据报分段、重组的实现。在v6中对分段操作使用了别的操作方式,所以删除了这三个字段。
6.v4的总长度和v6的有效载荷长度类似。但是区别在于,v4的总长度是v4的头加上所有上层数据的长度;v6的有效载荷长度不包括40字节的头,包括了剩下的所有扩展头加上上层数据的长度。
7.下一个首部,这是v6新增的字段,和v6的扩展头标有关。下一首部这8bit指示的是下一个首部是什么,可能是扩展头标或是上层数据,以下表格对应了扩展头标和上层数据的标识。

8.跳数限制就是原来的TTL。
9.协议原来是指示上层协议的,现在下一首部包含了这一信息。
10.v6去除了校验和字段,因为校验和被认为是冗余的操作,ip提供的是尽力而为的服务,差错控制应该是底层链路层或者高层传输层去做,这样做简化了v6头,也大大减少了路由器处理包的时间,因为原来每一跳都要重新算一遍校验和。
二、路由器如何处理v4和v6包
复习:v4:路由器收到包之后,检查校验和,如果不一样,就直接丢弃,这里不会发icmp差错控制报文。然后ttl-1,然后处理首部选项字段的值,然后根据路由表确定下一跳,如果找不到,比如没有配默认路由,或者一些其他原因,就会把包丢掉,然后发ICMP目的地不可达。然后处理分组问题,复习:v4里的分片是因为该网络的路径MTU小于ip数据报的长度,所以要分片。那么谁能检测到这个呢?答案是路由器,同属于一个包每转发到一个路由器,只要大小超过了MTU,就又要分片,然后最后在接收方重组。所以回到刚才,路由器如果发现标志位的禁止分片置1了,且ip数据报的大小大于了路径MTU,那么就会丢弃,然后发ICMP目的地不可达。这里没问题了,就会重新计算首部校验和,因为有字段变化了,比如ttl,所以要重新填充校验和字段。之后就能转发了。
v6:没有校验和了,直接递减跳数限制,然后根据下一首部依次处理,然后路由,然后处理分片的问题,然后就转发了。
三、扩展头标
扩展头标定义了一系列的功能,但不是所有的功能都需要路由器处理,例如IPsec的AH和ESP,就只需要目的地处理就行,但是路由器只能按序处理(链表结构),所以把需要路由器处理的扩展头标要放到前面,目的地处理的要放到后面。

这是v6扩展头标的基本格式

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