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论IPv6与IPv4报头格式之比较

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论文导读：IPv6协议是“互联网协议第六版”的缩写。在设计IPv6时不仅仅扩充了IPv4的地址空间，而且对原IPv4协议各方面都进行了重新考虑，做了大量改进。IPv6和IPv4在报头格式上也有明显的区别与改进，本文就试图从报头格式的角度，对IPv6和IPv4进行一下比较。

关键词：IPv4，IPv6，报头格式，异同

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一、概述

IPv6协议是“互联网协议第六版”的缩写。在设计IPv6时不仅仅扩充了IPv4的地址空间，而且对原IPv4协议各方面都进行了重新考虑，做了大量改进。IPv6和IPv4在报头格式上也有明显的区别与改进，本文就试图从报头格式的角度，对IPv6和IPv4进行一下比较。

二、IPv4和IPv6的报头格式

IPv4报头如表1所示，包含20bit+选项，14个字段，其中包括3个指针。

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4bit版本号

4bit头标长度

8bit服务类型

16bit数据包总长度

标识（16bit）

标准偏移量（16bit）

生存时间（8bit）

传输协议（8bit）

头标校验（16bit）

发送地址（32bit）

信宿地址（32bit）

选项（8bit）

…………

填充

表1IPv4报头格式

IPv6报头由基本报头+扩展报头链组成，其中基本报头如表2所示，包含40bit，8个字段。

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4bit版本号

8bit流量类别TrafficClass

24bit流量标识FlowLabel

数据长度（16bit）PayloadLength

下一包头（8bit）NextHeader

跳数限制（8bit）HopLimit

起始地址（128bit）SourceAddress

目的地址（128bit）DestinationAddress

表2IPv6报头格式

比较一下两种报头，我们可以发现：

1、Version(版本)字段在两种协议中没有变化。

2、IPv6丢弃了IPv4的InternetHeaderLength（因特网报头长度）、TypeofService（服务类型）、Identification（识别）、Flags（标志）、FragmentOffset（分片偏移量）和HeaderChecksum（报头校验和）字段。

3、TotalLenght（总长度）、TimetoLive（生存时间）和Protocol（协议）字段在IPv6中有了新名字，功能稍微进行了重新定义。

4、IPv4中的Option（选项）字段已从报头中消失，改为Extension(扩展)功能。

5、IPv6加入了两个新字段：TrafficClass（流量类别）和FlowLabel（流标记）。

三、IPv4和IPv6的报头格式的变化

虽然IPv6报头的字节长度两倍于IPv4报头（40个字节与20个字节），但IPv6拥有简化的报头结构。IPv6报头有8个字段，IPv4则有14个。IPv6丢弃及改用了IPv4报头字段中的几个，从而使包处理更有效率。

1、IPv6中各个字段的含义：

（1）Version：Version字段的长度仍是4位，它指明了协议版本号。

（2）TrafficClass：这个8位字段可以为包赋予不同的类别或优先级。

（3）FlowLabel：FlowLabel字段是IPv6的新增字段。源节点使用这个24位字段，为特定序列的包请求特殊处理（效果好于尽力转发）。实时数据传输如语音和视频可以使用FlowLabel字段以确保QoS。

（4）PayloadLength：这个16位字段表明了有效载荷长度。与IPv4包中的TotalLength字段不同，这个字段的值并未算上IPv6的40位报头。计算的只是报头后面的扩展和数据部分的长度。因为该字段长16位，所以能表示高达64KB的数据有效载荷。如果有效载荷更大，则由超大包（jumbogram）扩展部分表示。

（5）NextHeader：这个8位字段类似IPv4中的Protocol字段，但有些差异。在IPv4包中，传输层报头如TCP或UDP始终跟在IP报头后面。在IPv6中，扩展部分可以插在IP报头和传输层报头当中。这类扩展部分包括验证、加密和分片功能。NextHeader字段表明了传输层报头或扩展部分是否跟在IPv6报头后面。

（6）HopLimit：这个8位代替了IPv4中的TTL字段。它在经过规定数量的路由段后会将包丢弃，从而防止了包被永远转发。包经过一个路由器，HopLimit字段的值就减少一个。IPv4使用了时值（timevalue），每经过一个路由段就从TTL字段减去一秒。IPv6用段值（hopvalue）换掉了时值。

（7）SourceAddress：该字段指明了始发主机的起始地址，其长度为128位