【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