校园网ipv6技术升级建设方案 第4页
图2.1 IPv6包结构
1、IPv6报头
IPv6报头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6报头长度仅为IPv4报头长度的两倍。IPv4与IPv6报头格式的比较如下图2.2所示。
图2.2 IPv4与IPv6报头格式比较
版本（4位）：指示IP第6版。
通信类型（8位）：这个字段用于区分不同的IP分组，相当于IPv4中的服务类型字段。通信类型的详细定义还在研究和实验之中。
流标记（20位）：原发主机用这个字段来标识某些需要特别处理的分组，例如特别的服务质量或者实时数据传输等。流标记的详细定义还在研究和实验之中。
负载长度（16位）：表示除了IPv6固定头部的负载长度，扩展头包含在负载长度之内。
下一头部（8位）：指明下一个头部的类型，可能是IPv6的扩展头部，也可能是高层协议的头部。
跳数限制（8位）：用于检测路由循环，每个转发分组的路由器对这个字段减一，如果变成零，分组被丢弃。
源地址（128位）：发送节点的地址。
目标地址（128位）：接收节点的地址。
2、IPv6的扩展头部有下面一些选项：
逐跳头部：如果这个选项存在，其中所携带的信息必须由沿途各个路由器检查处理。目前只定义了两个选项，“特大净负荷”选项用于发送大于64KB的分组，这种分组是为了最佳地利用传输介质的有效容量传送大量的视频数据，“路由器警戒”选项说明该分组的内容是路由器必须处理的，例如RSVP协议可以通过这个选项预约通信资源。
目标头部：这个选项中的信息由目标节点检查处理。
路由选择头部：这个选项由一个或多个路由器地址的列表组成，类似于IPv4的松散路由器的地址可能不出现在列表中。
分段头部：这个选项处理数据报的分段问题，其中包含了数据报标识、分段编号和是否最后一个分段的标志。与IPv4不同，在IPv6中毕业论文
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3、上层协议数据单元（PDU）
PDU由传输头及负载（如ICMPv6消息、或UDP消息等）组成。而IPv6包有效负载则包括IPv6扩展头和PDU，通常所能允许的最大字节数为65535字节，大于该字节数的负载可通过使用扩展头中的Jumbo Payload选项进行发送。[2]
2.2.2 IPv6的地址方案
1、IPv6地址表示方式
IPv4与IPv6地址之间最明显的差别在于长度：IPv4地址长度为32位，而IPv6地址长度为128位。
IPv4地址一般以4部分间点分的方法来表示，即4个数字用点分隔。例如，下面是些合法的IPv4地址，都用十进制整数表示：
10.5.3.1
127.0.0.1
201.199.244.101
IPv4地址也时常以一组4个2位的十辣进制整数或4个8位的二进制整数表示，但后一种情况较少见。
IPv6地址长度4倍于IPv4地址，表达起来的复杂程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表达方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个4位十辣进制整数（16位）。每一个数字包含4位，每个整数包含4个数字，每个地址包括8个整数，共计128位（4*4*8＝128）。例如，下面是一些合法的IPv6地址：
CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020
1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B
2000:0:0:0:0:0:0:1
以上这些整数是十辣进制整数，地址中的每个整数都必须表示出来，但起始的0可以不必表示。这是一种比较标准的IPv6地址表达方式，此外还有另外两种更加清楚和易于使用的方式。
某些IPv6地址中可能包含一长串0（如上面的第三和第四个例子）。当出现这种情况时，标准中允许用“空隙”来表示这一长串的0。即地址：
2000:0:0:0:0:0:0:1
可以被表示为：
2000::1
这两个冒号表示该地址可以扩展到一个完整的128位地址。在这种方法中，只有当16位组全部为0时才会被两个冒号取代，且两个冒号的情况在地址中只能出现一次。
在IPv4和IPv6的混合环境中可能有第三种方法。IPv6地址中的最低32位可以用于表示IPv4地址，该地址可以按照一种混合方式表达，即X:X:X:X:X:X:d:d:d:d,其中X表示一个16位整数，而d表示一个8位十进制整数。例如，地址0:0:0:0:0:0:10.0.0.1就是一个合法的IPv4地址。把两种可能的表达方式组合在一起，该地址也可以表示为：
::10.0.0.1
由于IPv6地址被分为两个部分——子网前缀和接口标识符，因此一个IP节点地址可以按照类似CIDR地址的方式被表示为一个携带额外数值的地址，其中指出了地址有多少位是掩码。即IPv6节点地址中指出了前缀长度，该长度与IPv6地址间以斜杆区分，例如：
1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B/60
表示这个地址中用于选路的前缀长度为60位。
2、IPv6寻址模型
IPv6寻址模型与IPv4很相似。每个单播地址标识一个单独的网络接口。IP地址被指定给网络接口而不是节点，因此一个拥有多个网络接口的节点可以具备多个IPv6地址，其中任何一个IPv6地址都可以代表该节点。尽管一个网络接口能与多个单播地址相关联，但一个单播地址只能与一个网络接口相关联。每个网络接口必须至少具备一个单播地址。
这里有一个非常重要的声明和一个非常重要的例外。这个声明与点到点链路的使用有关。在IPv4中，所有的网络接口，其中包括连接一个节点与路由器的点到点链路(用许多拨号Internet连接中)，都需要一个专用的IP地址。随着许多机构开始使用点到点链路来连接其分支机构，每条链路均需要其自己的子网,这样一来消耗了许多地址空间。在IPv6中，如果点到点链路的任何一个端点都不需要从非邻居节点接受和发送数据的话，它们就可以不需要特殊的地址。即，如果两个节点主要是传递业务流，则它们并不需要具备IPv6地址。
为每个网络接口分配一个全球唯一的单播地址的要求阻碍了IPv4地址的扩展。一个提供通用服务的服务器在高需求量的情况下可能会崩溃。因此，IPv6地址模型中又提出了一个重要的例外：如果硬件有能力在多个网络接口上正确地共享其网络负载的话，那么多个网络接口可以共享一个IPv6地址。这使得从服务器扩展至负载分担的服务器群成为可能，而不再需要在服务器的需求量上升时必须进行硬件升级。
3、IPv6的地址类型
IPv6地址有三种类型：单播、组播和任意点播。IPv6中不再有像IPv4的广
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