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IPv6 分组格式

时间:2019-12-03 11:33 作者: 世讯电科融合通信系统
      现有的 IP 协议 ( IPv4 )  从理论上可编址约 1600 万个网络、40 亿台主机。但20 世纪90 年代初,人们发现IP 地址资源面临着耗尽的问题。造成这一问题的本质原因在千现有 IP 编制方案的不合理性。采用 A、B、C 3 类编址方式后,可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣。随着 Internet 规模的继续扩张 ,尤其是近年来各种无线移动上网设备的爆发性增长,IP地址资源枯竭的问题日益严峻。全世界所有的 IP 地址已千 2011 年 2 月 3 日分配完毕 ,其中北美占有总量 的 3/ 4 , 约 30 亿个 ,而人口最多的亚洲只有不到 4 亿个。地址不足,严重地制约了互联网的应用和发展。虽然采用无类别编址和 NAT 技术可以在一定程度上缓解 IP地址资源紧张的问题,但不能从 根本上解决 IP 地址耗尽的问题。
       其实,IETF 早在 1990 年就已经预见到了这个问题,并于 1992 年 6 月提 出制定下一代的 IP , 即 IPv6 。 1998 年12 月发 表的 RFC 2460 — 2463  已成为因特网草案标准协议。
IPv6 仍支持无连接的传送,其引进的 主要变化如下:
( I ) 更大的地址空间。IPv6 把地址从IPv4 的 32 位增大 到 128 位,使 地址空间增大了296 倍 。 这样大的地址空间在可预见的将来是不会用尽的。
( 2 ) 扩展的地址层次结构。IPv6  由地址空间很大,因此可以划分为更多的层次。
( 3 ) 简单灵活的首部格式。IPv6 将 更多的 功能定义在了可选的扩展首部中, 其 基本首部只包含 8 个域(相比之下 IPv4 有12 个域)。由于路由器对扩展首部不进行处理(除逐跳扩展首部外),因 此这种设 计不仅 可提供比IPv4 更多 的功能 ,而且还可提高路由器的处理效率。
( 4 ) 改进的选项。IPv6 允许分组包含有 选 项 的 控 制信息 ,因 而可以包含一些新的选项。而 IPv4 所规定 的 选项是固定不变的。
(2) ) 允许协议继续扩充。这一点很重要,因为技术总是在不断地发展(如网络硬件的更新)而新的应用也还会出现。但我们知道,IPv4 的功能是 固定不 变的 。
(3) ) 支持即插即用 ,即自动配置。
( 7 ) 支持资源的预分配,可为对传输延迟有严格要求的分组流预留带宽 ,从 而可很好地满足互联网中音频、视频等多媒体信息的实时传输需求。
(8) IPv6 首部改 为 8 字节对齐,即首 部 长度必须是 8 字节的整数倍。原有的IPv4 首部则是 4 字节对 齐。
        图一  所示为一个 IPv6 分组 的基本构成 。IPv6 分组 在基本首部 ( Base Head­ er )  的后面允许有零个或多个扩展首部(  Extension   Header)    ,再后面是数据。需要注意的是,所有的扩展首部均不属于 1Pv6 分组 的首部 。 所有的扩展首部和数据合起来称为分组的有效载荷( Payload) 或净负荷。
  IPv6 分组 的基 本首 部如 图二所示 。在基本首部后面是 有效 载荷,它包 括 可能选用的扩展首部和运输层的数据。与 IPv4 相比 ,IPv6 对首部中的 某些字段进行了更改:
(1 ) 取消了首部长度字段,因其首部长度是固定的( 40 字节)。
图 一     具有多个可选扩展首部的IPv6 分组的一般形式
( 2 ) 取消了服务类型字段,由优先级和流标号字段合起来实 现了服务类型字段的功能。
( 3 ) 取消了总长度字段,改用有效载荷长度字段表示。
( 4 ) 取消了标识、标志和片偏移字段,因为这些功能已包含在分片扩展首部中。
( 5 ) 将 TI L 字段改称为跳数限制字段,使其名称与作用更加一致。
( 6 ) 取消了协议字段,改用下一个首部字段。
( 7 ) 取消了检验和字段,从而加快了路由器 处理分组的速度。如前所述,在运输层,当使用 UDP 时,若检测出有差错的用户数据报就直接丢弃。当使用TCP时, 对检测出有差错的报文段则需要进行重传   ,直到正确传送到目的进程为止。因此在 IP 层的差错检测可以精简掉 ,将数据的可靠性交由高层来保障。
( 8 ) 取消了选项字段,取而代之的是扩展首部。
图 二     40 字节长的 IPv6 基本首部
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