分析比较IPV4报文头部和IPV6报文头部的区别

IPV4报文头部 版本（Version）：长度4bit，IP协议的版本号，分为IPV4和IPV6。IPV4值为0100 头部长度（Header Length）：长度4bit，IPV4的头部总长度。当报文头部中无Opthion字段时，报文头部总长度为20字节。 区分服务（Differentialted Services）：长度8bit，只有在区分服务时，这个字段才有作用，又称为TOS字段用来表示数据包的优先级和服务类型，占8位（3位长度的优先级+4位长度的标志位D（Delay延迟）、T（Throughput吞吐量）、R（Reliability可靠性)、C（COST开销）），最高1位未用。 我们这个没有区分服务，所以默认字段值为0. 总长度（Total Length）：长度16bit，总长度字段标识整个IP数据包的总长度（包括头部和数据部分）因为总长度为16位，所以可以得出IPV4数据包最大长度为二的十六次方=65535字节=64KB。 标识（Identification）：长度16bit，IPV4软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据包，计数器+1，并将此值赋给标识字段。（标识并不是序号，IP是无连接服务，数据包不存在按序接收） 模拟一下 12.1.1.1ping12.1.1.2 第一个包标识 第二个包，标识

标志（Flags）：长度3bit，目前只有两位有意义，最低位（MF）为1则表示后面还有分片的数据包，为0则表示最后一个数据包；中间一位（DF）为1表示不能分片，为0才允许分片 片偏移(Fragment Offset):长度13bit，片偏移字段用来指出数据包分段在数据包中的相对位置 生存时间（Time To Live）：8bit，生存时间字段用来标识IP数据包在网络中传输的有效期，最大值为255为防止数据包在网络中无限制的被转发。 协议（Protocol）：长度8bit，协议字段用来标识此IP数据包在传输层所采用的协议类型（如：TCP,UDP或是ICMP等等） 头部校验和（Checksum）：长度16bit，用来校验IP数据包报头部分（不包括数据部分）在传输过程中是否发生变化。数据包没经过一个设备，都要重新计算一下头部校验和，若为发生变化，则此结果必为0 源地址（source address）：长度32bit，报文发送方地址 目的地址（Destination Address）：长度32bit，报文接收方地址。 选项（option）：0-40字节（长度可变） IPV6头部报文

搞个中英互译。 Version（版本）：长度4bit版本字段用来标识IP数据包使用的是IPV6协议封装，占4位对应值6（0110） Traffic Class（通信分类）：长度8bit，类似IPV4中的TOS字段。也是8位，用于QoS中标识优先级。 Flow lable（流标签）：长度20bit，可用来标记报文的数据流类型，以便在网络层区分不同的报文。通过流标签、源地址、目的地址三元组（源，目IP，流标签）方式就可以唯一标识一条IPV6数据流。因为在IPV4中确定一条数据流要使用五元组（源 目IP，源 目端口，协议号）而流标签可唯一标识数据流，能够更好实现Qos。 Payload length（有效载荷长度）：长度20bit，用于表示上层协议报文的大小，也就是除了IPV6的基本头部（40字节）以外的其他部分总长度 Next Header（下一个头部）：长度8bit，用来标识上层协议或上层拓展报头，类似IPV4的Protocol。IPV6中增加了拓展报头，用于实现拓展功能如分片，加密等。 Hop Limit（跳数限制）：长度8bit，类似IPV4报头中TTL。 源地址（Source IP Address） 源IP地址字段标识了发送该IPv6报文源节点的IPv6地址，占128位。 目的IP地址（Destination IP Address） 目的IP地址字段标识了IPv6报文的接受节点的IPv6地址，占128位。

IPV4和IPV6报文头部的区别： IPV4报头长度（不包括选项字段）：20字节 IPV6报头固定长度（基本）：40字节 IPV6去除了IPV4报头中的Header Length（头部长度）、Identification（标识）、Flags（标志）、Fragment Offset（片偏移）、Checksum（头部校验和）、Option（选项）。却只增加了一个Flow lable（流标签）这一个字段。 去除Checksum（头部校验和）字段是因为在二层有FCS做校验，在四层有TCP/UDP等协议的Checksum做校验。所以IPV6报头无需再次校验，可以提升IPV6性能。 在讲IPV4，报头中，提到了头部校验和每经过一个设备，都要进行计算。在IPV6中去掉头部校验和，这样就可以提升转发效率。 先可以来看看IPV4报文分片，和IPV6分片的区别 IPV4报文分片：每个数据链路层协议都有自己的帧格式，在这个格式中有一个字段是MTU（最大传输单元），但数据包被封装成数据帧时，数据包的总长度就必须小于这个MTU的值。 IPV4数据包最大长度65535字节，如果MTU>65535,那么就不用分片。但是如果小于，那就应该吧数据包分成很多份（分片）。 怎么分片：1.每个数据包都有自己的头部，头部中大部分字段是重复的（如源目IP）。 2.校验和必须重新计算（上面讲过，头部校验和每经过一个设备都要重新计算）而校验和在IPV4报文头部中，分片的时候，最少有三个字段改变了（标识，标志，片偏移） 3.如果分片后遇到设备的MTU更小，则需要再次分片。 IPV4报文头部中，使用标识，标志，片偏移来进行数据包分片。 标识（Identification）：长度占16位，标志了从源主机发出的数据包，标识与源IP组合确定唯一的数据包。在进行分片时，这个字段必须复制到所有的分片中，这样目的主机接收到所有分片的报文后，才知道把那些分片组装起来。 标志（Flags）：3bit。 1.最高位保留未用 2.第二位不分片位，如果是1，则表示这个数据包不能进行分片，如果是1，则表示可以分片 3.第三位分片位，如果是1则表示后面还有数据包分片，如果是0则表示是最后一个分片。 片偏移（Fragment Offset）：用来指出这个分片，在数据包中的位置。 总结：IPV4 是在中间路上执行数据分片的。

IPV6是如何处理分片的 在IPV6数据分片时在源头开始分片的，而不是像IPV4那样，在中间转发设备分片。 PC1要给PC2发送一个大数据包过程如下（IPV6环境） 我们可以知道这条链路上MTU最小值为1300，也就是说数据分片必须小于1300。 PC1（源）开始将数据分片，假设此时为1499，到达了AR1发现报文长度小于接口MTU值，那么可以转发。然后将分片转发给AR2，此时AR2MTU为1400。AR2收到后，发现报文长度比接口MTU值大。则会丢弃；同时将接口的MTU值通过ICMPv6报文的Packet Too Big消息发送给PC1（源主机），此时PC1以该值重新发送IPV6报文（MTU=1400），到达AR3之后也是如此操作，直到PC1发送的数据包到达PC2，那么PC1就知道到达PC2的PMTU(路径MTU) 总结：IPV6分片是在源开始分片的（通过PMTU协议，PMTU协议依靠ICMPv6的Packet Too Big）来完成。 IPV6报文中去掉IPV4中标识，标志，片偏移字段。 这样可以大大减少中间转发设备的处理压力，同时也提高了效率。

第二个问题，traffic class和flow label都能做服务质量，为什么要用两个 Traffic class（流类别）：长度8bit，等同于IPV4中TOS字段（五元组），表示IPV6数据包的类或优先级，主要用于QoS。 Flow label（流标签）：长度20bit，用于区分实时流量，通过流标签+源地址+目的地址（三元组），来标识唯一的数据流 Flow label（流标签）可以做到Traffic class（流类别）在某些特定环境下数据流无法分类的时候。 当前的流分类技术都是基于源目端口，源目IP，协议号这五元组，其中源目端口处于传输层中，源目IP，协议号处于网络层。Flow lable（流标签）的出现可以将五元组缩减为三元组（源目IP，流标签）设备在处理过程中就不必再分析传输层的协议内容，这样可以加快网络设备对数据流的处理速度。 在IPsec加密技术中，网络层之后的数据都会被加密，这就包括了传输层中的数据，对于这种数据设备就无法读取传输层中的端口号，五元组信息不完全使得这一的数据流无法采用流分类技术。而Flow label（流标签）位于网络层报文中，这样的问题就可以迎刃而解了。 Traffic class字段和Flow label字段的作用也不是相同的。Flow lable字段主要作用还是用来标识流，而Traffic class（流类别）字段，是路由器用来区分不同服务级别的依据，从而采取相应的策略。而Traffic Class字段在传输的过程中，中间节点可以修改Traffic class的值，而Flow lable字段中间设备不可修改（还在讨论） 总而言之一句话流标签这个字段里面学问很大。