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1、中科院计算所计算机网络课程中科院计算所计算机网络课程2005-20062005-2006博士班博士班上课时间：星期上课时间：星期三三晚晚6:309:30 上课地点：上课地点：S304S304教室教室2005年11月2日1授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析 n1.11.1IPv6IPv6头格式头格式*两个头的比较两个头的比较 *简化简化 *对经典参数的修改对经典参数的修改 *新域新域 n1.21.2从选项到扩展头从选项到扩展头*头的菊花链头的菊花链 *路由选择头路由选择头*分割头分割头*目的地选项头目的地选项
2、头*逐跳选项头逐跳选项头*扩展头顺序扩展头顺序2005年11月2日2授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n许多年来，第许多年来，第4 4版版IPIP（IPv4IPv4）在互联网环境中起了一个中心的在互联网环境中起了一个中心的作用。实践证明，它是足够灵活的，可以在许多不同的网络作用。实践证明，它是足够灵活的，可以在许多不同的网络技术上工作。然而在因特网的早期，使用它的人典型地是在技术上工作。然而在因特网的早期，使用它的人典型地是在学术机构、高技术公司和研究实验室工作的学术机构、高技术公司和研究实验室工作的研究人
3、员和科学研究人员和科学家家，主要目的是通过电子邮件交换科学数据。在上个世纪，主要目的是通过电子邮件交换科学数据。在上个世纪9090年代年代WWWWWW和个人计算机的广泛使用把因特网的用户改变为和个人计算机的广泛使用把因特网的用户改变为一一般民众般民众。这一改变产生了。这一改变产生了对新的对新的IPIP协议版本的需求。协议版本的需求。n当前采用的当前采用的IP协议是它的第协议是它的第4版（版（IPv4），），IPv5的的称号被赋给了一个实验的称为流协议的面向连接的称号被赋给了一个实验的称为流协议的面向连接的因特网协议。现在人们普遍意识到，或早或晚，因特网协议。现在人们普遍意识到，或早或晚，IPv
4、4最终要被一个称为最终要被一个称为IPv6的新协议替代。的新协议替代。2005年11月2日3授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n对对IP新版本的需求首先是由在新版本的需求首先是由在IPv4中中32位地址段的限制引位地址段的限制引起起。子网划分和无类别域间路由选择有助于控制因特网地址。子网划分和无类别域间路由选择有助于控制因特网地址空间消耗的速度，也有助于控制在因特网路由器中所需要的空间消耗的速度，也有助于控制在因特网路由器中所需要的路由表信息的增长。然而，当因特网发展到一定程度时，这路由表信息的增长。然而，
5、当因特网发展到一定程度时，这些技术就会变得无能为力了。特别地，人们不可能取得些技术就会变得无能为力了。特别地，人们不可能取得100%的地址利用率，因此，在远不足的地址利用率，因此，在远不足40亿台主机连到因特亿台主机连到因特网之前，地址空间就要被用尽。即使能够使用所有的网之前，地址空间就要被用尽。即使能够使用所有的40亿个亿个地址，如果要把地址，如果要把IP地址分配给有线电视的机顶盒，或者分配地址分配给有线电视的机顶盒，或者分配给电子仪表，那么这样多的地址也是不够用的。所有这些可给电子仪表，那么这样多的地址也是不够用的。所有这些可能性都表明，人们最终肯定需要比能性都表明，人们最终肯定需要比32
6、位所提供的要大得多的位所提供的要大得多的地址空间。地址空间。2005年11月2日4授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n由于由于IP地址运载在每一个地址运载在每一个IP分组的头部，分组的头部，增加增加IP地址的尺寸地址的尺寸势必要改变势必要改变IP分组头分组头。这就意味着要建立一个新的。这就意味着要建立一个新的IP版本，版本，因此在因特网因此在因特网 中的每个主机和路由器都要采用新的软件。这中的每个主机和路由器都要采用新的软件。这显然不是一件小事，而是需要非常仔细地考虑的一个主要改显然不是一件小事，而是需要非
7、常仔细地考虑的一个主要改变。变。n定义新版本定义新版本IP的工作产生了滚雪球的效应。网络设计人员总的工作产生了滚雪球的效应。网络设计人员总的意见是，的意见是，如果要对如果要对IP做这样大的改变，也许最好也同时尽做这样大的改变，也许最好也同时尽可能多地解决可能多地解决IP所存在的其他的问题所存在的其他的问题，例如，例如IP协议对多媒体协议对多媒体通信和安全性的支持问题。通信和安全性的支持问题。2005年11月2日5授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n19901990年年，因因特特网网 工工程程任任务务组组（I
8、ETFIETF）就就看看到到了了这这方方面面的的问问题题，并并且且着着于于研研制一个新的制一个新的IPIP版本，其版本，其主要目标主要目标如下：如下：（1 1）具具有有非非常常大大的的地地址址空空间间，即即使使各各个个单单位位和和组组织织对对分分配配的的地地址址利利用用率率不不高高，也能支持数十亿以上的主机。也能支持数十亿以上的主机。（2 2）减少减少路由选择表的尺寸路由选择表的尺寸。（3 3）简化协议简化协议，允许路由器更快地处理分组。，允许路由器更快地处理分组。（4 4）提供比现在的提供比现在的IPIP更好的更好的安全性安全性（身份验证和保密）。（身份验证和保密）。（5 5）更多地关注更多
9、地关注服务类型服务类型，特别是实时数据。，特别是实时数据。（6 6）通过允许指定范围来辅助多投点通过允许指定范围来辅助多投点(组播组播）服务。）服务。（7 7）允许主机移动地理位置（允许主机移动地理位置（漫游漫游）而不用改变其）而不用改变其IPIP地址。地址。（8 8）允许协议在未来进一步允许协议在未来进一步演变演变。（9 9）允许老的和新的协议在若干年内允许老的和新的协议在若干年内共存共存。n 2005年11月2日6授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n19921992年年6 6月月IETFIETF公公开开
10、征征求求对对下下一一代代IPIP（IPngIPng）的的建建议议，随随后后收收到到了了若若干干个个提提案案，到到19941994年年就就形形成成了了IPngIPng的的最最后后设设计计。19951995年年1 1月月 RFCRFC 17521752“下下一一代代IPIP建建议议书书”的的发发表表是是一一个个重重要要的的里里程程碑碑。RFC1752RFC1752概概述述了了IPngIPng 的的需需求求，规规定定了了PDUPDU格格式式，突突出出了了下下一一代代IPIP在在寻寻址址、路路由由选选择择和和保保安安等等方方面面采采用用的的方方法法。这这个个新新一一代代的的IPIP现现在在已已正正式式
11、地地称称作作IPv6IPv6。有有一一系系列列的的因因特特网网文文档档描描述述IPv6IPv6的的细细节节，它它们们包包括括从从总总体体上上描描述述IPv6IPv6的的RFC1883RFC1883（后后在在RFC RFC 22002200中中更更新新为为 RFC 2460-Internet Protocol,Version 6“IPv6”Specification-DRAFT STANDARD ），讨讨论论在在IPv6IPv6头头中中的的流流标标记记的的RFC1809RFC1809(Using Using the the Flow Flow Label Label Field Field in
12、 in IPv6IPv6)，以以及及处处理理IPv6IPv6寻寻址址方方面面的的RFC1884RFC1884 (IP IP Version Version 6 6 Addressing Addressing ArchitectureArchitecture)、RFC1886RFC1886 (DNS DNS Extensions Extensions to to support support IP IP version version 6 6)和和RFC1887RFC1887(An An Architecture Architecture for for IPv6 IPv6 Unicast U
13、nicast Address AllocationAddress Allocation)。2005年11月2日7授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析nIPv6IPv6被设计成被设计成可以跟可以跟IPv4IPv4互操作互操作，因为要花许多年的时间完成从第，因为要花许多年的时间完成从第4 4版到第版到第6 6版的过渡。因此版的过渡。因此IPv6IPv6应该保留应该保留IPv4IPv4提供的最基本的服务提供的最基本的服务无连接投递服务无连接投递服务。在另一方面，由于在另一方面，由于IPv4IPv4对于新出现的诸如实
14、时视频会议这类应用不能够很对于新出现的诸如实时视频会议这类应用不能够很好地支持，所以对其一些功能应该好地支持，所以对其一些功能应该加以改变加以改变。n虽然虽然IPv6IPv6跟跟IPv4IPv4不兼容不兼容，但是总的来说它跟所有其它的，但是总的来说它跟所有其它的因特网因特网 协议兼容，协议兼容，包括包括TCPTCP、UDPUDP、ICMPICMP、IGMPIGMP（因特网因特网组管理协议）、组管理协议）、OSPFOSPF、BGPBGP（边界网关边界网关协议）和协议）和DNSDNS，只是在少数地方作了必要的修改（大部分是为了处理长的地，只是在少数地方作了必要的修改（大部分是为了处理长的地址）。址
15、）。nIPv6IPv6相当好地满足了预定的目标。相当好地满足了预定的目标。n首先也是重要的，首先也是重要的，IPv6IPv6有比有比IPv4IPv4长得多的地址长得多的地址。IPv6IPv6的地址用的地址用1616个字节表个字节表示，地址空间是示，地址空间是IPv4IPv4的的2 29696倍，足以给每个人分配倍，足以给每个人分配5 510102828个具惟一性的地址。个具惟一性的地址。无论未来怎样发展，看来这么多的地址也是够用的。无论未来怎样发展，看来这么多的地址也是够用的。2005年11月2日8授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分
16、析协议分组格式及其特点分析nIPv6IPv6第第二二个个主主要要的的改改进进是是简简化化了了IPIP分分组组头头，它它包包含含8 8个个段段（IPv4IPv4是是1212个个段段）。IPv4IPv4的的一一些些头头段段，例例如如IHLIHL（因因特特网网头头长长）、头头检检验验和和、标标识识、标标志志和和片片段段偏偏移移，在在IPv6IPv6头头中中不不复复存存在在。IPv6IPv6仅仅在在源源分分割割,不不允允许许路路由由器器分分割割分分组组。这这一一改改变变使使得得路路由由器能够更快地处理分组，从而可以改善吞吐率。器能够更快地处理分组，从而可以改善吞吐率。n第第三三个个主主要要改改进进是是
17、IPv6IPv6更更好好地地支支持持选选项项。这这一一改改变变对对新新的的分分组组头头很很重重要要，因因为为一一些些从从前前是是必必要要的的段段现现在在变变成成可可选选的的了了。此此外外，表表示示选选项项的的方方式式也也有有所所不不同同，使使得得路路由由器器能能够够简简单单地地跳跳过过跟跟它它们们无无关关的的选选项项；这这一一特特征征加加快快了了分分组组处处理理速速度度。IPv6IPv6还还支支持持称称作巨大载荷的大于作巨大载荷的大于64k64k字节的载荷字节的载荷,这里的这里的k=1024k=1024。2005年11月2日9授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 I
18、Pv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析nIPv6IPv6有有重重大大举举措措的的第第四四个个方方面面是是安安全全性性。身身份份验验证证和和保安功能是这个新的保安功能是这个新的IPIP的关键特征。的关键特征。n最最后后一一项项重重要要改改进进是是有有关关资资源源分分配配的的。IPv6IPv6增增加加了了一一个个“流流标标记记”，标标识识某某些些需需要要某某种种QoSQoS的的分分组组流流。IPv6IPv6的的流流标标记记段段支支持持对对属属于于一一个个特特别别的的交交通通流流（对对应应的的发发送送端端可可能能请请求求特特别别的的处处理理）的的标标记记，从从而而能能够够支支持持诸诸
19、如如实实时时视视频频这这样样的的特特殊殊交交通通。见见到到这这些些分分组组的的路路由由器器必必须须依依照照它它们们的的请请求求对对它它们们进进行行处处理理。不不支支持持流流的主机需要把流标记段置成零。的主机需要把流标记段置成零。2005年11月2日10授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村第第1单元单元 IPv6协议分组格式及其特点分析协议分组格式及其特点分析n总体评价：总体评价：IPv6是比较简单的，易于编程的，比以前的版本更有效的协是比较简单的，易于编程的，比以前的版本更有效的协议。议。n基本观点基本观点：如果如果IPv4包含任何主要的错误，那么因特网在过去的年代里包含任何主要
20、的错误，那么因特网在过去的年代里不可能如此地成功。不可能如此地成功。IPv4是一个很好的设计是一个很好的设计，IPv6应该保应该保留它的大多数特征留它的大多数特征。也许可以简单地增加地址空间，而让其。也许可以简单地增加地址空间，而让其它什么都不变。然而基于前瞻性的考虑它什么都不变。然而基于前瞻性的考虑,IPv6是建立在对是建立在对IP 的功能有增加的设计思想上。的功能有增加的设计思想上。IPv6不是不是IPv4的简单演进，的简单演进，而是而是有实质性的改进有实质性的改进。2005年11月2日11授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式头格式nIPv
21、6IPv6的头格式的头格式由由6464位头后随位头后随128128位源地址和位源地址和128128位目的位目的地址组成，地址组成，总长度是总长度是4040个字节个字节。n该头的起始该头的起始6464位由下列域组成：位由下列域组成：*版本域版本域（4 4位）位）*交通交通类别类别（8 8位）位）*流标记流标记（2020位）位）*载荷长度载荷长度（1616位）位）*下一个头的类型下一个头的类型（8 8位）位）*跳段限制跳段限制（8 8位）位）2005年11月2日12授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式头格式 2005年11月2日13授课教师：鲁士文
22、（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较n新的头实际上要比经典新的头实际上要比经典IPIP的头简单的头简单。新头仅有。新头仅有6 6个域和两个个域和两个地址，而老头有地址，而老头有1010个固定域，两个地址，以及一些选项。个固定域，两个地址，以及一些选项。nIPv4IPv4的的分分组组格格式式如如下下页页中中的的图图所所示示，分分组组头头的的长长度度为为4 4个个字字节节（3232位位）的的整整数数倍倍。从从任任选选项项往往后后是是可可变变长长部部分分，这这部部分分也可以没有。以下我们也可以没有。以下我们回顾回顾一下分组头中各个段
23、的含义。一下分组头中各个段的含义。（1 1）版版本本号号 该该4 4位位段段表表示示协协议议支支持持的的IPIP版版本本号号。在在处处理理IPIP分分组组之之前前，所所有有IPIP软软件件都都要要检检查查分分组组的的版版本本段段，以以便便保保证证分分组组格格式式与与软软件件期期待待的的格格式式一一样样。如如果果标标准准不不同同，机机器器将将拒拒绝绝与与其协议版本不同的其协议版本不同的IPIP分组。分组。（2 2）互互连连网网分分组组头头长长 该该4 4位位表表示示IPIP分分组组头头的的长长度度，以以3232个个二二进进制制位位（4 4个个字字节节）为为单单位位，取取值值的的范范围围是是5-1
24、55-15（缺缺值值是是5 5）。由于由于IPIP分组头的长度是可变的，故这个段是必不可少的。分组头的长度是可变的，故这个段是必不可少的。2005年11月2日14授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 2005年11月2日15授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（3 3）服务类型服务类型 该该8 8位位段说明分组所段说明分组所希望得到的服务质量希望得到的服务质量。它允许主机指定在。它允许主机指定在网络
25、上传输分组的网络上传输分组的服务种类服务种类，也允许选择分组的，也允许选择分组的优先级优先级，以，以及希望得到的及希望得到的可靠性和资源消耗可靠性和资源消耗，该段的目的是请求网络提，该段的目的是请求网络提供所希望的服务。供所希望的服务。如如下下图图所所示示,服服务务类类型型段段的的头头3 3位位表表明明IPIP分分组组的的优优先先权权，该该值值在在0 0（正正常常）到到7 7（网网络络控控制制）之之间间变变化化，数数值值越越大大则则IPIP分分组组越越重重要要。但但以以往往大大多多数数TCP/IPTCP/IP产产品品和和实实际际使使用用TCP/IPTCP/IP的的所所有有硬硬件件都都忽忽略略该
26、该3 3位位域域，用用相相同同的的优优先先权权处处理理所所有有IPIP分分组组。接接下下来来的的3 3位位控控制制网网络络的的延延迟迟时时间间、吞吞吐吐率率和和可可靠靠性性，如如果果置置零零则则表表示示常常规规服服务务，如如果果置置1 1则则分分别别表表明明短短延延迟迟、高高吞吞吐吐率率和和高高可可靠性靠性，最后两位未使用，最后两位未使用，置成零即可，置成零即可 。2005年11月2日16授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头 2005年11月2日17授课教师：鲁士文（CAS/ICT
27、)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（4 4）总长度总长度 该该1616位位段段给给出出IPIP分分组组的的总总长长度度，单单位位是是字字节节，包包括括分分组组头头和和数数据据的的长长度度。数数据据段段的的长长度度可可以以从从总总长长度度减减去去分分组组头头长长度度计计算算出出来来。由由于于总总长长度度段段有有1616位位，所所以以最最大大IPIP分分组组允允许许有有6553565535个个字字节节。但但这这样样大大的的IPIP分分组组在在现现有有物物理理网网络络上上传传输输可可能能不不太太现现实实，尽尽管管应应
28、用用程程序序有有时时可可能能需需要要传传送送大大的的数数据据报报文文。IPIP规规范范规规定定，所所有有主主机机和和路路由由器器至至少少能能支支持持576576字字节节的的分分组组长长度度。需需要要说说明明的的是是，IPIP分分组组在在网网络络传传送送过过程程中中被被分分成成分分组组片片的的情情况况下下，分分片片后后形形成成的的IPIP分分组组中中的的总总长长度度段段指指的的是是单单个个分分组组片片的总长度的总长度，而不是原先，而不是原先IPIP分组的总长度。分组的总长度。2005年11月2日18授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两
29、个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（5 5）标标识识符符 1616位位的的标标识识符符段段包包含含一一个个整整数数，唯唯一一地地标标识识该该IPIP分分组组。IPIP分分组组在在传传输输时时，其其间间可可能能会会通通过过一一些些子子网网。这这些些子子网网允允许许的的最最大大协协议议数数据据单单元元（PDUPDU）长长度度可可能能小小于于该该IPIP分分组组的的长长度度。为为了了处处理理这这种种情情况况，IPIP为为以以数数据据报报方方式式传传送送的的IPIP分分组组提提供供了了分分片片和和重重组组的的功功能能。这也正是这也正是IPIP模块的主要功能之一。模块的主要功能之一。当
30、一个路由器分割一个当一个路由器分割一个IPIP分组时，要分组时，要把把IPIP分组头中分组头中的大多数段值拷贝到每个分组片中，标识符段必须拷的大多数段值拷贝到每个分组片中，标识符段必须拷贝。贝。它的基本目的是使得目的地知道到达的哪些分组它的基本目的是使得目的地知道到达的哪些分组片属于哪个片属于哪个IPIP分组，源发方计算机必须为发送的每个分组，源发方计算机必须为发送的每个IPIP分组分别产生一个分组分别产生一个唯一的标识符段值唯一的标识符段值。为此，。为此，IPIP软软件在计算机存储器保持一个全局计数器，每建立一个件在计算机存储器保持一个全局计数器，每建立一个IPIP分组就加分组就加1 1，再
31、把结果放到，再把结果放到IPIP分组标识符段中。分组标识符段中。2005年11月2日19授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（6 6）标标志志 3 3位位的的标标志志段段含含有有控控制制标标志志，如如下下图图所所示示，3 3位位中中的的低低序序2 2位位控控制制IPIP分分组组的的分分片片，这这2 2位位分分别别称称作作不不可可分分片片位位和和还还有有分分组组片片位位。当当不不可可分分片片位位置置1 1时时，规规定定不不要要将将IPIP分分组组分分片片。仅仅当当完完整整的的IPIP
32、分分组组才才是是有有用用的的情情况况下下，应应用用程程序序才才可可选选择择禁禁止止分分片片，例例如如，考考虑虑一一台台计计算算机机的的引引导导序序列列。在在这这个个序序列列中中，机机器器开开始始时时执执行行ROMROM上上的的一一个个小小程程序序，通通过过因因特特网网去去请请求求一一个个初初始始引引导导软软件件，作作为为响响应应，另另一一台台机机器器送送回回来来一一个个内内存存映映象象。如如果果该该软软件件设设计计成成要要么么需需要要整整个个映映象象，要要么么一一点点也也不不使用，那么就应将不可分片位置使用，那么就应将不可分片位置1 1。2005年11月2日20授课教师：鲁士文（CAS/ICT
33、)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头 2005年11月2日21授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头n标标志志段段的的低低位位标标明明这这个个分分组组片片包包含含的的数数据据是是取取自自原原始始IPIP分分组组中中间间，还还是是取取自自原原始始IPIP分分组组的的最最后后，为为什什么么需需要要这这个个“还还有有分分组组片片”位位呢呢？在在分分片片的的情情况况下下，在在最最终终报报宿宿中中的的IPIP软软
34、件件需需要要重重新新组组合合IPIP分分组组。当当一一个个分分组组片片到到达达时时，分分组组头头中中的的总总长长度度段段是是指指该该分分组组的的长长短短，而而不不是是原原来来分分组组的的长长短短，所所有有报报宿宿不不能能用用这这个个总总长长度度段段判判断断该该分分组组的的所所有有分分组组片片是是否否已已收收集集齐齐全全。有有了了“还还有有分分组组片片”位位，这这个个问问题题就就容容易易解解决决了了。一一旦旦报报宿宿收收到到一一个个分分组组片片，如如果果它它的的“还还有有分分组组片片”位位置置0 0，就就知道这个分组片中的数据取自原始分组的尾部知道这个分组片中的数据取自原始分组的尾部。n根根据据
35、稍稍后后即即将将说说明明的的“分分组组片片偏偏移移”段段和和总总长长度度段段，接接收收端端便便可可以以知知道道，重重组组整整个个原原始始IPIP分分组组需需要要的的所所有有数据的分组片是否都已到达。数据的分组片是否都已到达。2005年11月2日22授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（7 7）分分组组片片偏偏移移 1313位位的的分分组组片片偏偏移移段段标标明明当当前前分分组组片片在在初初始始IPIP分分组组中中的的位位置置。为为了了重重组组IPIP分分组组，报报宿宿必必须须得得到
36、到从从偏偏移移0 0开开始始，直直到到最最高高偏偏移移值值之之间间的的所所有有分分组组片片。这这些些分分组组片片不不需需要要按按顺顺序序到到达达，接接收收分分组组片片的的报报宿宿与与分分割割IPIP分分组组的的路路由由器器之之间间不不进进行行通通信信，报报宿宿也也能能重重新新组组合合IPIP分分组组。分分组组片片偏偏移移以以6464位位（8 8个个字字节节）为为单单位位，取值范围取值范围0 0至至81918191，缺省值是，缺省值是0 0。（8 8）生生存存时时间间 8 8位位的的生生存存时时间间段段指指定定IPIP分分组组能能在在互互连连网网中中停停留留的的最最长长时时间间，以以秒秒为为单单
37、位位。当当该该值值降降为为0 0时时，IPIP分分组组就就应应被被舍舍弃弃。该该段段的的值值在在IPIP分分组组每每通通过过一一个个路路由由器器时时都都减减去去1 1。该该段段决决定定了了源源发发IPIP分分组组在在网网上上存存活活时时间间的的最最大大值值，它它保保证证IPIP分分组组不不会会在在一一个个互互连连网网中中无无休休止地往返传输。止地往返传输。2005年11月2日23授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（9 9）协协议议 8 8位位的的协协议议段段表表示示哪哪一一个个高
38、高层层协协议议将将用用于于接接收收IPIP分分组组中中的的数数据据。高高层层协协议议的的号号码码由由TCP/IPTCP/IP中中央央权权威威管管理理机机构构予予以以分分配配。例例如如，该该段段值值的的十十进进制制表表示示对对应应ICMPICMP（互互连连网网控控制制报报文文协协议议）是是1 1，对对应应传传输输控控制制协协议议（TCPTCP）是是6 6，对对应应EGPEGP（外外部部网网关关协协议议）是是8 8，对对应应用用户户数数据据报报协协议议（UDPUDP）是是1717，对对应应ISOISO传传输输层层协协议议第第4 4类类（ISO-TP4ISO-TP4）是是2929。（1010）分分组
39、组头头检检验验和和 1616位位的的分分组组检检验验和和段段保保证证IPIP分分组组头头值值的的完完整整性性，当当IPIP分分组组头头通通过过路路由由器器时时，分分组组头头发发生生变变化化（例例如如生生存存时时间间段段值值减减1 1），检检验验和和必必须须重重新新计计算算。检检验验和和的的计计算算十十分分简简单单。首首先先，在在计计算算前前将将检检验验和和段段的的所所有有1616位位均均置置成成0 0，然然后后IPIP分分组组头头从从头头开开始始每每两两个个字字节节为为一一个个单单位位相相加加，若若相相加加的的结结果果有有进进位位，那那么么将将和和加加1 1。如如此此反反复复，直直到到所所有有
40、分分组组头头的的信信息息都都相相加加完完为为止止，将将最最后后的的值值对对1 1求补，即得出求补，即得出1616位的检验和。位的检验和。2005年11月2日24授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较 IPv4IPv4分组头分组头（1111）源源地地址址 3232位位的的源源地地址址段段包包含含发发送送IPIP分分组组的的源源主主机的机的IPIP地址。地址。（1212）目目的的地地址址 3232位位的的目目的的地地址址段段包包含含IPIP分分组组的的目目的的地地主机的主机的IPIP地址。地址。（1313）任任选选段
41、段 可可变变长长的的任任选选段段提提供供了了一一种种策策略略，允允许许今今后后的的版版本本包包含含在在当当前前设设计计的的头头中中尚尚未未出出现现的的信信息息，也也避避免免使使用用固固定定的的保保留留长长度度，从从而而可可以以根根据据实实际际需需要要选用某些头部登录项。选用某些头部登录项。（1414）填填充充段段 如如前前所所述述，IPIP分分组组头头必必须须是是4 4个个字字节节长长的的整整数数倍倍。填填充充段段是是为为了了使使有有任任选选项项的的IPIP分分组组满满足足4 4个个字字节节长长度度的的整整数数倍倍而而设设计计的的，通通常常用用0 0填填入入填填充充段段来来满满足足这这一一要要
42、求求。填填充充段段的的有有无无或或所所需需要要的的长长度度取取决决于于选选择择项的使用情况。项的使用情况。2005年11月2日25授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较nIPv6IPv6取消了取消了IPv4IPv4的的6 6个域个域：头长头长、服务类型服务类型（8 8位位3 3位优先级，另位优先级，另3 3位分别用于延迟、吞吐率和可靠性，位分别用于延迟、吞吐率和可靠性，还有两位未用）、还有两位未用）、标识符标识符（用于分割）、（用于分割）、标志标志（用（用于分割）于分割）、分割偏移分割偏移（用于分割）和（用于分割
43、）和头检验和头检验和。重新命名并稍微改变了定义的有重新命名并稍微改变了定义的有3 3个域个域：长度长度、协协议类型议类型（说明上层协议）和（说明上层协议）和生存时间生存时间（以秒为单位）（以秒为单位）。整个地修改了选项机制整个地修改了选项机制，并，并增加了两个域增加了两个域：交通交通类别类别（8 8位）和位）和流标记流标记（2020位）位）。2005年11月2日26授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1IPv6IPv6头格式：头格式：两个头的比较两个头的比较n仅有的含义和位置都未改变的域是开头仅有的含义和位置都未改变的域是开头4 4位。位。网络程序可以使用起始的网络程序
44、可以使用起始的版本域版本域确定对分组的确定对分组的处理方式。如果该域的二进制码是处理方式。如果该域的二进制码是01000100（十进（十进制制4 4），就当作），就当作IPv4IPv4处理，如果是处理，如果是01100110（十进（十进制制6 6），就被认为是），就被认为是IPv6IPv6分组。当然这样做分组。当然这样做并并非是必需的非是必需的。事实上在媒体层就可以区分开。事实上在媒体层就可以区分开IPv4IPv4和和IPv6IPv6。例如，在以太网上。例如，在以太网上IPv6IPv6分组承载分组承载在类型域值为在类型域值为86DD86DD的帧中，而不是的帧中，而不是IPv4IPv4的类型的类
45、型域值域值80008000。2005年11月2日27授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：简化简化nIPv4IPv4头的设计头的设计是是基于基于19751975年的技术状态年的技术状态。2020年年以后，以后，IPv6IPv6对其作了对其作了3 3个方面主要的简化个方面主要的简化：*对所有的头都分配固定的格式对所有的头都分配固定的格式。*去掉头检验去掉头检验。*去掉逐跳分割过程去掉逐跳分割过程。2005年11月2日28授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：简化简化nIPv6头不包
46、含任何选项成分头不包含任何选项成分。但这并不意味着我们不可以对特。但这并不意味着我们不可以对特殊分组表示选项。跟殊分组表示选项。跟IPv4不同，不同，IPv6的选项功能不是通过可的选项功能不是通过可变长选项取得的，而是变长选项取得的，而是把扩展头附加到主头后面把扩展头附加到主头后面。其明显的结。其明显的结果是果是IPv6不再需要一个头长度不再需要一个头长度。n去除头检验的主要优点是减少了头处理的代价去除头检验的主要优点是减少了头处理的代价，因为没有必要，因为没有必要在每一中继站都检查和更新检验和的值。其风险是未监测到的在每一中继站都检查和更新检验和的值。其风险是未监测到的差错可能导致对分组作错
47、误的路由选择。然而这种风险很小，差错可能导致对分组作错误的路由选择。然而这种风险很小，因为大多数封装过程都包含一个分组检验和。事实上，在因为大多数封装过程都包含一个分组检验和。事实上，在IEEE-802网络的媒体访问控制过程中，在使用网络的媒体访问控制过程中，在使用ATM线路的适线路的适配层中，以及在用于串行链路的配层中，以及在用于串行链路的PPP协议的成帧过程中，都有协议的成帧过程中，都有检验和域。检验和域。2005年11月2日29授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：简化简化nIPv4IPv4包括一个分割过程包括一个分割过程，使得发
48、送方可以发送大的分，使得发送方可以发送大的分组而不用担心组而不用担心中继中继的能力。这些大的分组在必要的时的能力。这些大的分组在必要的时候可以被候可以被分割分割成适当大小的片段。成适当大小的片段。接收方接收方等待所有这等待所有这些片段的到来，并些片段的到来，并重组分组重组分组。然而，以往的实践表明，。然而，以往的实践表明，这种分割与重组过程产生了一些负面效应。假定我们这种分割与重组过程产生了一些负面效应。假定我们在仅能够运载小的片段的网络上尝试发送大的分组。在仅能够运载小的片段的网络上尝试发送大的分组。一个分组的成功传输依赖于每个片段的成功传输。哪一个分组的成功传输依赖于每个片段的成功传输。哪
49、怕只有一个片段丢失了，整个分组必需重传，结果怕只有一个片段丢失了，整个分组必需重传，结果产产生对网络的低效使用生对网络的低效使用。2005年11月2日30授课教师：鲁士文（CAS/ICT)授课地点：中关村1.11.1 IPv6IPv6头格式：头格式：简化简化nIPv6IPv6的规则的规则是，主机通过一个称作是，主机通过一个称作最大通路最大通路MTUMTU（最大传输单（最大传输单元）元）发现的过程发现的过程应该能够知道可以被接受的最大片段尺寸。应该能够知道可以被接受的最大片段尺寸。如果主机发送如果主机发送大的分组大的分组，这些分组将简单地被，这些分组将简单地被拒绝拒绝。因此。因此IPv6IPv6
50、不再像不再像IPv4IPv4那样设立分割控制域（包括分组标识符，分那样设立分割控制域（包括分组标识符，分割控制标志和片段偏移）。割控制标志和片段偏移）。n然而，然而，IPv6IPv6包括一个端到端的分割规程包括一个端到端的分割规程。而且根据。而且根据19961996年的规年的规范，所有的范，所有的IPv6IPv6网络都被假定能够运载网络都被假定能够运载536536字节的载荷。在字节的载荷。在IPv6IPv6的的19971997年版本中，年版本中，Steve Steve DeeringDeering提出把这个尺寸提升到提出把这个尺寸提升到15001500字节的建议。不愿意发现或记住通路字节的建议