带你读《互联网协议第六版 (IPv 6)》第二章IPv6 技术介绍 2.3 IPv6 特点(二)-阿里云开发者社区

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带你读《互联网协议第六版 (IPv 6)》第二章IPv6 技术介绍 2.3 IPv6 特点(二)

简介: 《互联网协议第六版 (IPv 6)》第二章IPv6 技术介绍 2.3 IPv6 特点(二)
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2.3.2     改进报头

IPv6是对 IPv4彻底改革而不是修补的重要体现是,对数据报报头进行改进,这也是 IPv6在其他方面重大改进的基础。IPv4报头不定长且结构复杂,主机和路由器都难以提高处理效率。IPv6   简化了基本报头,降低了处理复杂度,并使用扩展 报头提高适应性和扩展性。

1.  简化报头

IPv6省去了 IPv4报头中的部分字段以简化结构,IPv6地址长度是 IPv4的 4倍,但报头长度只有IPv42倍。IPv6的基本头部为固定长40Byte,无须头标长度标识。IPv6只支持端点对端点分片,不再需要标识符、标志和偏移量字段。IPv6取消了头标校验和字段,以简化对数据报报头的处理。

IPv6对 3个字段重新命名,并赋予新的含义。IPv4数据报总长度由 IPv6的有效载荷长度代替。IPv6把协议类型字段重新命名为“下一个报头,指明在IPv6本报头后面报头的类型,它可能是一个扩展报头或数据净载荷。IPv6中用跳数限制表示取代了 IPv4的生存期概念。

2.  扩展报头

IPv6的扩展报头模式借鉴了 IPv4任选项,将报头中不是每个节点都用到的字段改为可选项处理,附加在基本报头后构成扩展报头。大多数IPv6   扩展报头不受路由器的检查,从而提高了路由器的转发效率。目前 IPv6已定义的可选扩展报头有:逐跳可选报头、接收端可选报头、选路可选报头、分段可选报头、验证可选报头、封装安全净载荷可选报头和上层协议可选报头。一个 IPv6数据报可以根据需要携带零个、一个或多个扩展报头,提供了最大的灵活性。IPv6扩展报头的结构类似于数据结构中的指针链表,基本报头和每一个扩展报头都包含下一个报头(NextHeader)字段,每一个扩展报头都由特定的下一个报头值(NextHeaderValue)来确定。


 

2.3.3     改进路由

 

1.  ICMPv6

ICMP并不是 IP层路由功能的一部分,但 IPv6很多路由方面的新特征都依赖于ICMPIPv6对 ICMP做了大量改进,升级为 ICMPv6ICMPv6具备目前 ICMP的基本功能,并综合了 IPv4中分属不同协议完成的功能。多播收听者发现(MLD)用ICMPv6消息取代了IPv4所用的因特网组管理协议(IGMP,使得效率和安全性有了明显提高。

ICMPv6实现的更重要的新功能是邻居发现协议NDPNDPIPv6协议的一个基本功能,用来管理同一链路上节点间的通信。NDP取代了数据链路层的ARP,抑制了广播风暴,提高了安全性。NDP能够完成邻居发现和路径 MTU,为IPv6的源主机分段提供信息。路由器通过 NDP宣告邻接路由器转发数据报,通知发送端重定向,实现最佳路由。此外,NDP还为自动配置提供网络前缀等参数,检测地址可达性和重复地址。

2.   从BGP-4到IDRP

IPv6域间路由最大的改进在于 IDRP替代了 BGP-4。由于边界网关协议BorderGatewayProtocolBGP)对 32位的 IPv4优化程度相当高,很难为 IPv6升级,因此 IPv6所使用的外部网关协议以域间路由选择协议(InterDomainRoutingProtocolIDRP)为基础。

IDRP和 BGP-4的主要区别如下。

(1)    BGP报文通过TCP(传输控制协议交换,IDRP单元直接通过数据报来传递。

(2)     BGP是一个单地址族协议,IDRP可以使用多种类型的地址。

(3)     BGP使用 16位的自治系统编号,IDRP使用变长的前缀来标识一个域。BGP描述的是路径所通过的自治系统编号的完整列表,而 IDRP能对这个信息进行聚集。

3.   源主机分片

IPv4逐跳分片并不理想,增加了路由器的负担,一个分片的丢失会导致所有分片重传。IPv6分片只发生在源节点,简化了报头并减少了路由器的分段开销。IPv6要求各节点间 MTU的最小值为 1280Byte,兼顾了网络效率和旧设备成本,并要求所有节点支持路径MTU发现,根据链路状况选择最佳分段的大小。                                                                                                                                                                                                                                                                                 

通过以上路由方面的改进,再加上地址格式的变化和报头的简化,大大降低了主机和路由器的复杂性和负荷。据Cisco资料表明,在 Cisco主流路由器中配置的 IPv4内核为 2.17MB,如计算存放路由表的工作区则升至 3.2MB,而配置 IPv6的内核时,其内核仅为 1.69MB,加上工作区也不过为 2.7MB,而且路由效率有明显提高。

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