IPv6协议的结构PPT课件

第二章IPv6协议的结构,内容,IPv6普通报头结构IPv6报头中的字段扩展报头,IPv6普通报头结构,IPv6报头固定为40个字节，源和目的地址各占16个字节（128位），剩余8个字节用于普通报头。IPv4中，包头最短长度为20字节，根据添加的选项，以4个字节长度递增，最长60字节。,IPv4协议结构,版本号,报头长度,服务类型,数据报长度,DF,MF,段偏移,037151931,标识,生存时间TTL,协议,报头校验和,源IP地址,目的IP地址,选项和填充（最大为40字节）,数据区,报头变化,IPv6中，去掉了IPv4报头中的五个字段：HeaderLength（报头长度）：指定IPv4的报头长度；Identification（标识）Flags（标志）FragmentOffset（段偏移量）HeaderChecksum（报头校验和）,IPv6首部,031131,2IPv6报头中的字段,Version（版本号，4位）：协议的版本，IPv6中，该数为6注意：版本号5，已被分配给一个实验性的流协议（ST2，RFC1819）TrafficClass（Priority，1字节）：流量优先级类型，代替了IPv4种的服务类型FlowLabel（流标签，20位）：标记属于同一数据流的数据包，便于路由器更有效地处理,IPv6报头中的字段（续）,PayloadLength（有效负载长度，2字节）IP报头后携带的数据长度。IPv4种的Length字段包含IPv4报头的长度，IPv6中的Pay-Len字段只包含数据长度；扩展报头被认为是有效载荷数据中的一部分。数据包的有效载荷最大为64K；最大传输单元（MaximumTransmissionUnit，MTU），主机通过路径MTU发现，来了解路径MTU的大小。IPv6路由器不对传输路径中的数据分段。,NextHeader（下一报头，1字节）,与IPv4中的ProtocolType相同，说明下一个扩展报头的类型,IPv6报头中的字段（续）,HopLimit（跳数限制，1字节）与IPv4中TTL类似IPv4中该数值为数据包存活时间（秒），IPv6中该数值为数据包最大转发次数。SourceAddress（源地址，16字节）数据包发送者的IP地址DestinationAddress（目的地址，16字节）数据包目的接收者的IP地址。IPv4中为数据包最终接收地址，IPv6中如果提供了Routing报头，该字段未必是最终地址。,ComparingtheIPv4andIPv6Headers,IPv4HeaderFieldChangeinIPv6VersionNewvalueof6InternetHeaderLengthRemovedTypeofServiceTrafficClassfieldTotalLengthPayloadLengthfieldIdentificationRemovedtoFragmentheaderFragmentationFlagsRemovedtoFragmentheaderFragmentOffsetRemovedtoFragmentheaderTimetoLiveHopLimitfieldProtocolNextHeaderfieldHeaderChecksumRemovedSourceAddressSame,new128-bitlengthDestinationAddressSame,new128-bitlengthOptionsRemoved(extensionheaders),要转发一个普通的IPv4数据包，路由器通常会在关键路由器中执行以下指令,检验报头的校验和字段：先执行自己的校验和计算，然后再将计算的结果与存储在IPv4报头中的结果比较。检验版本字段的值。经过这个步骤，那些包含无效版本号的包就不会在IPv4网络中传播，它们只会被目标节点丢弃。递减TTL字段的值。如果它的新值小于1，则发送一个ICMPv4超时超过了生存时间报文给数据包节点，并丢弃这个数据包。如果新值不小于1，则将新值放置在TTL字段中。检验IPv4的报头选项是否存在。如果存在，就进行相应的处理。,使用目标地址字段的值和本地路由表的内容，来确定转发的接口，以及下一跳的IPv4地址。如果没有找到合适的路由，就发送一个ICMPv4目标不可到达主机不可到达报文给数据包源节点。如果转发接口的IPv4最大传输单元（MTU）小于总长度字段的值，并且不要拆分标志的值为0，则进行IPv4拆分操作。如果转发接口的MTU小于总长度的值，并且不要分片标志的值为1，则发送一个ICMPv4目标不可到达需要拆分和DF置位报文给数据包的源点，并丢弃数据包。重新计算新的报头校验和，并将新值放置在报头校验和字段中。用适当的转发接口转发这个数据包。,要转发一个普通的IPv6数据包，路由器通常会在关键路由器指令序列中执行以下指令,检验版本字段的值。经过这个步骤，那些包含无效版本号的包就不会在IPv4网络中传播，它们只会被目标节点丢弃。递减跳限制字段的值。如果它的新值小于1，发送一个ICMPv4超时超过了生存时间报文给数据包的源，并丢弃这个数据包。如果新值小于1，则将新值放在跳限制字段中。检查下一个报头字段的值是否为0，如果为0，则处理逐跳选项报头。,使用目标地址字段中的值和本地路由表中的内容，来确定转发接口和下一跳的IPv6地址。如果没有找到合适的路由，就发送一个ICMPv6目标不可到达没有到达目标的路由报文给数据包的源，并丢弃这个数据包。如果转发接口的链路MTU小于40有效载荷长度字段的值，则发送ICMPv6数据包过长报文给数据包的源，并丢弃这个数据包。用适当的转发接口转发这个数据包。,3IPv6扩展报头,IPv4报头长度20-60字节，包含选项：安全选项、源路由、时间戳等，IPv4转发包含选项的数据包药传递给主处理程序，会降低性能。IPv6报头简单，处理过程快。把选项变为一些扩展报头功能，六个扩展报头：Hop-by-HopOptions报头Routing报头Fragment报头DestinationOptions报头Authentication报头EncryptedSecurityPayload报头,扩展报头的使用,IPv6报头和上层协议报头之间可以有一个或多个扩展报头，也可没有。每个扩展报头有前面报头的NextHeader标识。扩展报头只被IPv6报头的目的地址字段指定的节点处理。如果有Hop-by-HopOptions报头，必须紧接在IPv6报头之后，其信息被经过的每个节点处理。扩展报头的字节长为8的整数倍。扩展报头在数据包报头中有严格的排列顺序。,IPv6扩展报头的类型,逐跳选项报头。此扩展头必须紧随在IPv6头之后。它包含包所经路径上的每个节点都必须检查的选项数据。目的地选项报头。此扩展头代替了IPv4选项字段。目前，唯一定义的目的地选项是在需要时把选项填充为64位的整数倍。此扩展头可以用来携带由目的地节点检查的信息。选路报头。选路报头又称路由报头，此扩展头指明包在到达目的地途中将经过哪些节点。它包含包沿途经过的各节点的地址列表。IPv6头的最初目的地址是路由头的一系列地址中的第一个地址，而不是包的最终目的地址。此地址对应的节点接收到该包之后，对IPv6头和选路头进行处理，并把包发送到选路头列表中的第二个地址。如此类推，直到包到达其最终目的地。,分段报头。此扩展头包含一个分段偏移值、一个“更多段”标志和一个标识符字段。用于源节点对长度超出源端和目的端路径MTU的包进行分段。身份验证报头(AH)。此扩展头提供了一种机制，对IPv6头、扩展头和净荷的某些部分进行加密的校验和的计算。封装安全性净荷(ESP)报头。这是最后一个扩展头，不进行加密。它指明剩余的净荷已经加密，并为已获得授权的目的节点提供足够的解密信息。,Hop-by-HopOptions报头,紧跟在IPv6报头后，并有NextHeader值0表示。如果没有Hop-by-HopOptions报头，表示没有路由器处理的信息，可以直接把数据包路由到最终目的地。如有Hop-by-HopOptions报头，路由器只需检查报头，无须深入察看数据包。,逐跳选项扩展报头逐跳选项报头的扩展报头值为0。该字段主要用于为在传送路径上的每次跳转指定发送参数，传送路径上的每台中间节点都要读取并处理该字段。逐跳选项报头以IPv6报头中的下一个报值=0来标识。,l下一个报头值（NextHeader）。其含义与前述一致。l报头扩展长度（HdrExtLen）。是指逐跳选项扩展报头的长度，该长度不包括第一个8字节。l选项（Options）。是若干系列字段的组合，该字段用以描述数据包转发的一个方面的特性，还可以作为填充之用。一个逐跳选项扩展报头可以包含0个或1个以上的选项字段。选项还可用于目标选项扩展报头。,选项字段结构：,选项类型：表示这个选项的类型。用以确定相关节点对该选项的处理方法。RFC2640规定，在选项类型字段中，最高两位当处理选项的节点不能识别选项的类型时，应该如何处理这个选项。选项字段的最高两位值含义如下：00：跳过这个选项；01：丢弃数据包，不通知发送方；10：丢弃数据包，无论数据包的目标地址是否为一个组播地址，都向发送方发出一个ICMPv6参数问题的报文；11：丢弃数据包，如果数据包的目标地址不是一个组播地址，就向发送方发出一个ICMPv6参数问题的报文。选项数据：选项字段的最高第3位表示在通向目标的路径中，选项数据是否可以改变。0：选项数据不能改变；1：选项数据可以改变。,Hop-by-HopOptions,Pad1选项，选项类型为0，它的作用是插入一个填充字节，以使逐跳选项报头或目标选项报头落在字节的边界上，并符合选项的对齐要求。pad1选项没有对齐要求。它没有长度和值字段，选项类型的值为0也意味着如果选项不能被处理它的节点所识别，则选项被跳过，并且选项在传输中不允许改变。,Hop-by-HopOptions,Padn选项的作用是插入两个或多个填充字节，以使逐跳选项报头或目标选项报头落在8字节的边界上，并符合选项的对齐要求。,Hop-by-HopOptions,超大有效载荷选项超大有效载荷选项用于表示有效载荷长度大于65535字节，超大有效载荷选项有4n+2的对齐要求。选项类型为194，选项长度为4长度超过65535字节的效载荷的IPv6数据包称为超大包,一个巨包的转发过程,为传送长于65535字节的“巨包“，需要以下两个措施IPv6PayloadLenth=0，使用NextHeader为0的Hop-by-hopheader中的Jumbo选项中的JumboPayloadLength来指示报文长度需要对上层协议作相应修正,Host,Host,Router,Router,IPv6Header,NH=0PL=0,NH=17PL=1MB+8B,Len=0,1MBData,Hop-by-hopHeader,UDPHeader,OptionProcessing!,OptionProcessing!,OptionProcessing!,OptionProcessing!,Hop-by-HopOptions,路由器警告选项用于表示数据包的内容需要额外的处理路由器警告选项有2n+0的对齐要求。选项类型字段的值为5，选项长度为的值为2，路由器警告值字段值为0。多用于多播侦听发现和资源存储协议（RSVP),选路扩展报头选路扩展报头的扩展报头值为43。选路扩展报头又称路由选择报头或源路径选项报头。通过运用选路报头，可以实现经过指定的中间节点到达目的地。,l下一报头。下一报头和扩展报头长度与逐跳选项报头中的含义一致；l扩展报头长度。指明扩展报头的长度。l路由类型。路由类型是指特定的路由头变量，目前，路由类型只定义了“0”类型（在RFC2460中定义），它包含了报文需要经过的中间路由器的IP地址；段剩余。段剩余是指在到达最终目标之前还需要经过的中间跳数（即指定经过的路由个数）。,Routing报头类型0,处理Routing报头的第一个节点由IPv6报头的目的地址字段指定。该节点对SegmentsLeft字段减1，并把IPv6报头的Routing报头内的下一个地址字段插入到IPv6的目的地址字段中。然后数据包被转发到下一跳，按照前面描述的方法处理Routing报头，直到最终目的地。最终目的地是Routing报头中最后一个地址,分片扩展报头分片报头又叫分段报头，其扩展报头值为44。IPv6分段报头用于IPv6数据包的拆分和重组。如果上层协议提交的有效载荷大于链路或路径MTU，源节点就会对有效载荷进行拆分，并使用分段报头来提供重组信息。在IPv4中，中间路由器会自动对大的数据包进行拆分，而在IPv6中，路由器不对过大的数据包进行拆分，分片工作是由发送报文的源节点完成的。,l下一报头（8位）。用以标识“原始报文”中可分片的初始报头类型。l保留1（8位）。初始化为“0”，接收方不处理。l分片偏移量（13位）。以64比特为单位，用以指定该报头后面的数据报文片段的起始字节在报文中报处的位置。l保留2（2位）。初始化为“0”，接收方不处理。lM（1位）。M=1，表明后面还有分片，M=0则表明是最后一个分片。,例：要发送2902字节的IP报文分组，并假设以太网帧一次只能发送1496个字节的数据，分片标识符为1234。该报文需分为3个片，第1个和第2个分片报文长度均为1