我画了 40 张图就是为了让你搞懂计算机网络层(6)

版本与 IPv4 一样，版本号由 4 bit 构成，IPv6 版本号的值为 6。流量类型(Traffic Class)占用 8 bit，它就相当于 IPv4 中的服务类型(Type Of Service)。流标签(Flow Label)占用 20 bit，这 20 比特用于标识一条数据报的流，能够对一条流中的某些数据报给出优先权，或者它能够用来对来自某些应用的数据报给出更高的优先权，只有流标签、源地址和目标地址一致时，才会被认为是一个流。有效载荷长度(Payload Length)占用 16 bit，这 16 比特值作为一个无符号整数，它给出了在 IPv6 数据报中跟在鼎昌 40 字节数据报首部后面的字节数量。下一个首部(Next Header)占用 8 bit，它用于标识数据报中的内容需要交付给哪个协议，是 TCP 协议还是 UDP 协议。跳限制(Hop Limit)占用 8 bit，这个字段与 IPv4 的 TTL 意思相同。数据每经过一次路由就会减 1，减到 0 则会丢弃数据。源地址(Source Address)占用 128 bit (8 个 16 位 )，表示发送端的 IP 地址。目标地址(Destination Address)占用 128 bit (8 个 16 位 )，表示接收端 IP 地址。

可以看到，相较于 IPv4 ，IPv6 取消了下面几个字段

标识符、标志和比特偏移：IPv6 不允许在中间路由器上进行分片和重新组装。这种操作只能在端系统上进行，IPv6 将这个功能放在端系统中，加快了网络中的转发速度。首部校验和：因为在运输层和数据链路执行了报文段完整性校验工作，IP 设计者大概觉得在网络层中有首部校验和比较多余，所以去掉了。IP 更多专注的是快速处理分组数据。选项字段：选项字段不再是标准 IP 首部的一部分了，但是它并没有消失，而是可能出现在 IPv6 的扩展首部，也就是下一个首部中。

IPv6 扩展首部

IPv6 首部长度固定，无法将选项字段加入其中，取而代之的是 IPv6 使用了扩展首部

扩展首部通常介于 IPv6 首部与 TCP/UDP 首部之间，在 IPv4 中可选长度固定为 40 字节，在 IPv6 中没有这样的限制。IPv6 的扩展首部可以是任意长度。扩展首部中还可以包含扩展首部协议和下一个扩展字段。

IPv6 首部中没有标识和标志字段，对 IP 进行分片时，需要使用到扩展首部。

具体的扩展首部表如下所示

下面我们来看一下 IPv6 都有哪些特点

IPv6 特点

IPv6 的特点在 IPv4 中得以实现，但是即便实现了 IPv4 的操作系统，也未必实现了 IPv4 的所有功能。而 IPv6 却将这些功能大众化了，也就表明这些功能在 IPv6 已经进行了实现，这些功能主要有

地址空间变得更大：这是 IPv6 最主要的一个特点，即支持更大的地址空间。

精简报文结构: IPv6 要比 IPv4 精简很多，IPv4 的报文长度不固定，而且有一个不断变化的选项字段；IPv6 报文段固定，并且将选项字段，分片的字段移到了 IPv6 扩展头中，这就极大的精简了 IPv6 的报文结构。

实现了自动配置：IPv6 支持其主机设备的状态和无状态自动配置模式。这样，没有DHCP 服务器不会停止跨段通信。

层次化的网络结构： IPv6 不再像 IPv4 一样按照 A、B、C等分类来划分地址，而是通过 IANA -> RIR -> ISP 这样的顺序来分配的。IANA 是国际互联网号码分配机构，RIR 是区域互联网注册管理机构，ISP 是一些运营商（例如电信、移动、联通）。

IPSec：IPv6 的扩展报头中有一个认证报头、封装安全净载报头，这两个报头是 IPsec 定义的。通过这两个报头网络层自己就可以实现端到端的安全，而无需像 IPv4 协议一样需要其他协议的帮助。

支持任播：IPv6 引入了一种新的寻址方式，称为任播寻址。

IPv6 地址

我们知道，IPv6 地址长度为 128 位，他所能表示的范围是 2 ^ 128 次幂，这个数字非常庞大，几乎涵盖了你能想到的所有主机和路由器，那么 IPv6 该如何表示呢？

一般我们将 128 比特的 IP 地址以每 16 比特为一组，并用:号进行分隔，如果出现连续的 0 时还可以将 0 省略，并用::两个冒号隔开，记住，一个 IP 地址只允许出现一次两个连续的冒号。

下面是一些 IPv6 地址的示例

二进制数表示

用十六进制数表示

出现两个冒号的情况

如上图所示，A120 和 4CD 中间的 0 被 :: 所取代了。

如何从 IPv4 迁移到 IPv6

我们上面聊了聊 IPv4 和 IPv6 的报文格式、报文含义是什么、以及 IPv4 和 IPv6 的特征分别是什么，看完上面的内容，你已经知道了 IPv4 现在马上就变的不够用了，而且随着 IPv6 的不断发展和引用，虽然新型的 IPv6 可以做到向后兼容，即 IPv6 可以收发 IPv4 的数据报，但是已经部署的具有 IPv4 能力的系统却不能够处理 IPv6 数据报。所以 IPv4 噬需迁移到 IPv6，迁移并不意味着将 IPv4 替换为 IPv6。这仅意味着同时启用 IPv6 和 IPv4。

那么现在就有一个问题了，IPv4 如何迁移到 IPv6 呢？这就是我们接下来讨论的重点。

标志

最简单的方式就是设置一个标志日，指定某个时间点和日期，此时全球的因特网机器都会在这时关机从 IPv4 迁移到 IPv6 。上一次重大的技术迁移是在 35 年前，但是很显然，不用我过多解释，这种情况肯定是不行的。影响不可估量不说，如何保证全球人类都能知道如何设置自己的 IPv6 地址？一个设计数十亿台机器的标志日现在是想都不敢想的。

隧道技术

现在已经在实践中使用的从 IPv4 迁移到 IPv6 的方法是隧道技术(tunneling)。

什么是隧道技术呢？

（编辑：ASP站长网）