IPv6协议报文头

news2024/10/5 15:26:35

IPv6协议概述

IPv6（Internet Protocol Version 6）是网络层协议的第二代标准协议，也被成为IPng（IP Next Generation）。它是Internet工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）设计的一套规范，是IPv4的升级版本。
IPv4协议是目前广泛部署的因特网协议。在因特网发展初期，IPv4以其协议简单、易于实现、互操作性好的优势而得到快速发展。但随着因特网的迅猛发展，IPv4设计的不足也日益明显，IPv6的出现，解决了IPv4的一些弊端。

IPv6地址表达格式

IPv6地址的表示方法

IPv6地址总长度为128比特，通常分为8组，每组为4个十六进制数的形式，每组十六进制数间用冒号分割。例如：FC00:0000:120E:0000:0000:09C1:867B:231B，这是IPv6地址的首选格式。
为了书写方便，IPv6还提供了压缩格式，以上述IPv6地址为例，具体压缩规则：
（1）每个地址的每组中的前导“0”都可以省略，所以上述地址可以写为：FC00:0:120E:0:0:9C1:867B:231B
（2）地址中包含的连续两个或多个均为0的组，可以用双冒号“::”来代替，所以上述地址又可以进一步简写为：FC00:0:120E::9C1:867B:231B。
注意：一个IPv6地址中只能使用一次双冒号“::”，否则将压缩后的地址恢复128位时，无法确定每个“::”代表0的个数。
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IPv6地址结构

一个IPv6地址可以分为如下两部分：
（1）网络前缀：n比特，相当于IPv4地址中的网络ID。
（2）接口表示：128-n比特，相当于IPv4地址中的主机ID。
注意：对IPv6单播地址来说，如地址前三bit不是000，则接口表示必须是64位，如果地址的前三位是000，则没有此限制。
接口表示可通过三种方法生成：手工配置、系统通过软件自动生成或IEEE EUI-64规范生成。其中，EUI-64规范自动生成最为常用。

EUI-64规范生成计算过程

EUI-64规范是将接口的MAC地址转换为IPv6接口标识的过程。在MAC地址的前24位和MAC地址后24位中间加入FFFE，转为64位，进行反转计算得到接口标识。
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IPv6报文格式

IPv6报文由IPv6基本报头、IPv6扩展报头以及上层协议数据单元三部分组成。
上层协议数据单元一般由上层协议报头和它的有效载荷构成，有效载荷可以是一个ICMPv6报文、一个TCP报文或一个UDP报文。

IPv6基本报文头

IPv6基本报文头有8个字段，固定大小为40字节，每一个IPv6数据报都必须包含报头。基本报头提供报文转发的基本信心，会被转发路径上面的所有设备解析。
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IPv6报头格式中主要字段解释如下：
Version：版本号，长度为4bit。对于IPv6，该值为6。
Traffic Class：流类别，长度为8bit。等同于IPv4中的ToS字段，表示IPv6数据报的类或优先级，主要应用于QoS。
Flow Label：流标签，长度为20bit。IPv6中的新增字段，用于区分实时流量，不同的流标签+源地址可以唯一确定一条数据流，中间网络设备可以根据这些信息更加高效率的区分数据流。
Payload Length：有效载荷长度，长度为16bit。有效载荷是指紧跟IPv6报头的数据报的其它部分（即扩展报头和上层协议数据单元）。
Next Header：下一个报头，长度为8bit。
Hop Limit：跳数限制，长度为8bit。该字段类似于IPv4中的Time to Live字段，它定义了IP数据报所能经过的最大跳数。每经过一个路由器，该数值减去1，当该字段的值为0时，数据报将被丢弃。
Source Address：源地址，长度为128bit。表示发送方的地址。
Destination Address：目的地址，长度为128bit。表示接收方的地址。

IPv6扩展报头

在IPv4中，IPv4报头包含可选字段Options，内容涉及Security、Timestamp、Record route等，这些Options可以将IPv4报头长度从20字节扩充到60字节。在转发过程中，处理携带这些Options的IPv4报文会占用设备很大的资源，因此实际中也很少使用。
IPv6将这些Options从IPv6基本报头中剥离，放到了扩展报头中，扩展报头被置于IPv6报头和上层协议数据单元之间。IPv6报文可以包含0个、1个或多个扩展报头，仅当需要设备或目的节点做某些特殊处理时，才由发送方添加一个或多个扩展头。与IPv4不同，IPv6扩展头长度任意，不受40字节限制，这样便于日后扩充新增选项，这一特征加上选项的处理方式使得IPv6选项能得以真正的利用。
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IPv6扩展头部分类

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•扩展报头必须按如上表格的顺序出现
•除目的选项报头外，每种扩展报头只能出现一次
注意：目的选项头最多出现2次，1次在路由报头之前，1次在上层协议数据报文之前，如果没有路由报头，则只能出现一次。
IPv6扩展报头规约
当超过一种扩展报头被用在同一个分组里时，报头必须按照下列顺序出现：
IPv6基本报头
逐跳选项扩展报头
目的选项扩展报头
路由扩展报头
分段扩展报头
认证扩展报头
封装安全有效载荷扩展报头
目的选项扩展报头
上层协议数据报文
路由设备转发时根据基本报头中Nex Header值来决定是否要处理扩展头，并不是所有的扩展报头都需要被转发路由设备查看和处理。

IPv6地址配置

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1.路由器设备系统视图开启IPv6协议功能。

<Huawei>system-view 
[Huawei]sysname  AR1	
[AR1]ipv6    //开启IPv6协议功能
[AR1]

<Huawei>system-view 
[Huawei]sysname  AR2	
[AR2]ipv6 
[AR2]

2.接口下开启IPv6功能，并配置IPv6地址。

[AR1]interface  GigabitEthernet 0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6  enable    //接口开启IPv6功能
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6  address  2001:1:12::1 64
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]quit
[AR1]

[AR2]interface  GigabitEthernet 0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6  enable 
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6  address  2001:1:12::2 64
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]quit
[AR2]

3.IPv6地址验证。

[AR1]ping  ipv6  2001:1:12::2
  PING 2001:1:12::2 : 56  data bytes, press CTRL_C to break
    Reply from 2001:1:12::2 
    bytes=56 Sequence=1 hop limit=64  time = 120 ms
    Reply from 2001:1:12::2 
    bytes=56 Sequence=2 hop limit=64  time = 20 ms
    Reply from 2001:1:12::2 
    bytes=56 Sequence=3 hop limit=64  time = 20 ms
    Reply from 2001:1:12::2 
    bytes=56 Sequence=4 hop limit=64  time = 30 ms
    Reply from 2001:1:12::2 
    bytes=56 Sequence=5 hop limit=64  time = 30 ms

  --- 2001:1:12::2 ping statistics ---
    5 packet(s) transmitted
    5 packet(s) received
    0.00% packet loss
    round-trip min/avg/max = 20/44/120 ms

[AR1]

4.查看IPv6地址配置情况。

[AR1]display  ipv6  interface  GigabitEthernet 0/0/0
GigabitEthernet0/0/0 current state : UP 
IPv6 protocol current state : UP
IPv6 is enabled, link-local address is FE80::2E0:FCFF:FEFE:58CE
  Global unicast address(es):
    2001:1:12::1, subnet is 2001:1:12::/64
  Joined group address(es):
    FF02::1:FF00:1
    FF02::2
    FF02::1
    FF02::1:FFFE:58CE
  MTU is 1500 bytes
  ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1
  ND reachable time is 30000 milliseconds
  ND retransmit interval is 1000 milliseconds
  Hosts use stateless autoconfig for addresses
[AR1]

[AR2]display  ipv6  interface  GigabitEthernet 0/0/0
GigabitEthernet0/0/0 current state : UP 
IPv6 protocol current state : UP
IPv6 is enabled, link-local address is FE80::2E0:FCFF:FE5B:3ABC
  Global unicast address(es):
    2001:1:12::2, subnet is 2001:1:12::/64
  Joined group address(es):
    FF02::1:FF00:2
    FF02::2
    FF02::1
    FF02::1:FF5B:3ABC
  MTU is 1500 bytes
  ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1
  ND reachable time is 30000 milliseconds
  ND retransmit interval is 1000 milliseconds
  Hosts use stateless autoconfig for addresses
[AR2]