論IPv6與IPv4報(bào)頭格式之比較

論IPv6與IPv4報(bào)頭格式之比較身為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員，了解IP協(xié)議的報(bào)文格式是非?；A(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)。IPv4是早期版本的IP協(xié)議，IPv6則是IPv4的升級(jí)版本。與IPv4相比，IPv6有很多改進(jìn)和創(chuàng)新，在報(bào)頭格式上也有所差別。本文將著重介紹IPv6與IPv4報(bào)頭格式的比較。IPv4報(bào)頭格式IPv4報(bào)文的總長(zhǎng)度最大為65,535字節(jié)，其中包括最大可傳輸數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度（64K）減去報(bào)頭的長(zhǎng)度（20字節(jié)）以及選項(xiàng)字段的長(zhǎng)度。IPv4報(bào)頭的格式如下圖所示：IPv4報(bào)頭由20字節(jié)組成，分字段如下：1.版本號(hào)（Version）：該字段占4位，表示IP協(xié)議的版本號(hào)，IPv4版本的值為4。2.首部長(zhǎng)度（HeaderLength）：該字段占4位，表示報(bào)頭長(zhǎng)度，因?yàn)镮Pv4報(bào)頭長(zhǎng)度為20字節(jié)，因此該值為5。3.服務(wù)類型（TypeofService）：該字段占8位，表示數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量。其中3位表示優(yōu)先級(jí)，4位表示TOS（TypeofService）和修改的送達(dá)優(yōu)先級(jí)（Precedence）。4.總長(zhǎng)度（TotalLength）：該字段占16位，表示IP數(shù)據(jù)報(bào)文的總長(zhǎng)度。包括首部和數(shù)據(jù)兩部分。5.標(biāo)識(shí)（Identification）：該字段占16位，為IP數(shù)據(jù)報(bào)文唯一標(biāo)識(shí)，一般用于分片時(shí)的重組。6.標(biāo)志（Flags）：該字段占3位，是3個(gè)標(biāo)志位的組合字段，分別為DF（1）、MF（2）和RF（reservedflag，1）。-DF（Don'tFragment）:如果DF被置為1，則IP分片被禁止。否則分段可發(fā)生。-MF（MoreFragments）:用于IP分片，如果MF被置為1，則代表該分片不是最后一個(gè)分片，否則代表該分片是最后一個(gè)分片。-RF（ReservedFlag）:保留字段，必須被設(shè)置為0。7.分片偏移量（FragmentOffset）：該字段占13位，用于指出當(dāng)前分片在整個(gè)數(shù)據(jù)流中的位置。以8個(gè)字節(jié)為單位，因此該字段可以表示的范圍是0~65,535字節(jié)。8.生存時(shí)間（TimetoLive）：該字段占8位，表示數(shù)據(jù)報(bào)文的生存時(shí)間。其作用是防止數(shù)據(jù)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)循環(huán)，發(fā)生死循環(huán)的問題。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過一個(gè)路由器時(shí)，TTL值會(huì)減少1，當(dāng)TTL值減到0時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文就被丟棄。9.協(xié)議（Protocol）：該字段占8位，表示數(shù)據(jù)報(bào)文的上層協(xié)議類型。例如，ICMP協(xié)議的值為1，TCP協(xié)議的值為6，UDP協(xié)議的值為17等。10.校驗(yàn)和（HeaderChecksum）：該字段占16位，是首部CRC校驗(yàn)。該值只校驗(yàn)IP首部，不包括IP數(shù)據(jù)，并且在每個(gè)路由器上進(jìn)行更改。11.源地址（SourceAddress）：該字段占32位，表示源IP地址。12.目標(biāo)地址（DestinationAddress）：該字段占32位，表示目的IP地址。IPv6報(bào)頭格式IPv6報(bào)頭的長(zhǎng)度為40個(gè)字節(jié)，而IPv4報(bào)頭的長(zhǎng)度為20個(gè)字節(jié)。IPv6報(bào)頭格式如下圖所示：IPv6報(bào)頭由8個(gè)字段組成，分別為：1.版本號(hào)（版本標(biāo)識(shí)，Version）：該字段占4位，表示IPv6協(xié)議的版本號(hào)，IPv6版本的值為6。2.流量標(biāo)識(shí)（TrafficClass）：該字段占8位，表示數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量。其中6位用于流量控制（TrafficClass），2位被用于隨機(jī)或不同的激活方法（FlowLabel）。3.流標(biāo)簽（FlowLabel）：該字段占20位，僅用于流控制。4.負(fù)載長(zhǎng)度（PayloadLength)：該字段占16位，表示IP數(shù)據(jù)報(bào)文的總長(zhǎng)度。包括擴(kuò)展頭和應(yīng)用數(shù)據(jù)兩部分。5.下一個(gè)頭（NextHeader）：該字段占8位，表示上層協(xié)議類型。例如，ICMPv6協(xié)議的值為58，TCP協(xié)議的值為6，UDP協(xié)議的值為17等。6.跳數(shù)限制（HopLimit）：該字段占8位，與IPv4中的TTL類似，也用于防止數(shù)據(jù)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)循環(huán)，發(fā)生死循環(huán)的問題。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過一個(gè)路由器時(shí)，HopLimit值會(huì)減少1，當(dāng)HopLimit值減到0時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文就被丟棄。7.源地址（SourceAddress）：該字段占128位，表示源IP地址。8.目標(biāo)地址（DestinationAddress）：該字段占128位，表示目的IP地址。比較分析與IPv4相比，IPv6報(bào)頭的格式有以下幾個(gè)變化：1.頭部長(zhǎng)度：IPv4報(bào)頭的長(zhǎng)度為20個(gè)字節(jié)，IPv6報(bào)頭的長(zhǎng)度為40個(gè)字節(jié)，IPv6報(bào)頭長(zhǎng)度與IPv4相比增加了一倍，但這并不意味著IPv6報(bào)文比IPv4報(bào)文更大。在IPv6中，一些首部字段被優(yōu)化和整合，例如IPv4中的校驗(yàn)和被移除。2.帶寬：IPv6引入了流標(biāo)簽（FlowLabel）字段，可以支持更高的帶寬需求。流標(biāo)簽被用于實(shí)現(xiàn)QoS（QualityofService）和帶寬管理。IPv4沒有為流量控制提供功能。3.性能：IPv6報(bào)頭不像IPv4報(bào)頭那樣有校驗(yàn)和，因此IPv6報(bào)文的處理速度更快。IPv6的首部字段被設(shè)計(jì)為在處理中更加靈活，從而提高了性能。4.設(shè)計(jì)：IPv6的報(bào)文格式被設(shè)計(jì)為更加靈活，可以支持更多的補(bǔ)丁和選項(xiàng)。IPv4的報(bào)文格式有很多限制，不能輕易地接受額外的選項(xiàng)?？偟膩碚f，IPv6報(bào)頭相比于IPv4報(bào)頭來說更加復(fù)雜，但是也更加靈活和強(qiáng)大，可以支持更多的需求。IPv4報(bào)頭在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了性能，