其實(shí)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，就是在學(xué)習(xí)大佬們定義的一堆規(guī)則，而這些規(guī)則細(xì)化到每一個(gè)bit，每個(gè)0和1的含義，各大廠商都遵守這個(gè)游戲規(guī)則，那么大家就可以通信了。而從根本上說(shuō)，對(duì)這些規(guī)則的熟悉程度和在實(shí)際工作中運(yùn)用的熟練程度，決定了一名網(wǎng)絡(luò)工程師的Level。今天就帶大家詳細(xì)的梳理一下IPv4和IPv6的報(bào)文格式，這是網(wǎng)絡(luò)層中最核心基本的游戲規(guī)則，掌握了它，是進(jìn)階的基礎(chǔ)。

一、IPv4報(bào)文詳解

IPv4報(bào)文長(zhǎng)度：20Byte-60Byte；

Version：4bit，二進(jìn)制0100 IPv4，二進(jìn)制0110 IPv6；

Header Length（IHL）：4bit，最大1111，最小0101，1個(gè)字長(zhǎng)是32bit是4個(gè)字節(jié)，最大1111，十進(jìn)制為15，即15*4=60Byte，該字段在IPv6中被去掉了；

Tpye of Service(ToS):8bit，QoS中IP Precedence、DSCP都是RFC通過(guò)對(duì)這8bit定義規(guī)則實(shí)現(xiàn)的；

Total Length：16bit，十進(jìn)制最大65535，IPv4報(bào)文頭和數(shù)據(jù)之和；

Identifier：與Flags、Fragment Offset聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)包分段，所有被拆分開(kāi)的小包有相同的Identifier，例如5000字節(jié)數(shù)據(jù)包穿過(guò)1500MTU的數(shù)據(jù)鏈路，該字段在IPv6中被去掉了；

Flags：3bit，第1位reserved未使用，第2位DF（Don't Fragment）置1就代表不讓分段了，第3位MF（More Fragment），例如1個(gè)數(shù)據(jù)包被分段，第1個(gè)分段MF置1，第2個(gè)置1，第3個(gè)置1......直到最后1個(gè)置0,路由器知道了，原來(lái)分段結(jié)束了；該字段在IPv6中被去掉了；

Fragment Offset：13bit，表示該分段在該組分段中的位置，該字段在IPv6中被去掉了；

Time to Live（TTL）:8bit，過(guò)1個(gè)設(shè)備減1個(gè)，過(guò)了255個(gè)為0了就丟棄，為了防止環(huán)路；

Protocol：8bit，表示協(xié)議號(hào)，例如ospf為89，http默認(rèn)是80，該字段在IPv6中被去掉了；

Header Checksum：16bit，IP頭部正確性校驗(yàn)，該字段在IPv6中被去掉了；

Source Address/Destination Address：32bit，IPv4地址長(zhǎng)度；

Options：0-40Byte，用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等措施；在必要的時(shí)候插入值為0的填充字節(jié)。主要用于測(cè)試起源設(shè)備根據(jù)需要改寫(xiě)，處理攜帶這些Options的IPv4報(bào)文會(huì)占用設(shè)備很大的資源，因此實(shí)際中也很少使用，該字段在IPv6中被去掉了；

Padding：IPv4報(bào)文頭是32bit的整數(shù)倍，在Option后面填充使用，該字段在IPv6中被去掉了；

二、IPv6報(bào)文詳解

IPv6報(bào)文長(zhǎng)度：40Byte，長(zhǎng)度固定；

Version：4bit，二進(jìn)制0110 IPv6；

Traffic Class：8bit，等同IPv4ToS，用于QoS；

Flow Label：20bit，用于區(qū)分實(shí)時(shí)流量，不同的流標(biāo)簽+源地址可以唯一確定一條數(shù)據(jù)流，中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以根據(jù)這些信息更加高效率的區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流；

Payload Length：16bit，類似IPv4 Total Length，最大也65535，但是可以有巨型數(shù)據(jù)包，通過(guò)逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭表示，并把本字段置0；

Next Header：8bit，這里要么填I(lǐng)Pv6報(bào)頭后的第一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭（如果有的話）要么填I(lǐng)Pv6報(bào)頭后面跟的協(xié)議類型，拗口請(qǐng)看圖；如果沒(méi)有擴(kuò)展報(bào)頭的話，Next Header這個(gè)位置，實(shí)際上代替了IPv4中Protocol的作用；

Hop Limit：8bit，就是TTL改了個(gè)名字而已；

Source Address/Destination Address：128bit，IPv6地址長(zhǎng)度；

IPv6和IPv4相比，去除了IHL、identifiers、Flags、Fragment Offset、Protocol、Header Checksum、 Options、Paddiing，新增了Flow Label和Next Header，而且理論上這Next Header可以無(wú)限擴(kuò)展；

IPv4中的Header Checksum被去掉了，是因?yàn)镮Pv4經(jīng)過(guò)每個(gè)路由器都要改變TTL，意味著每個(gè)路由器都要重新計(jì)算這個(gè)值，這會(huì)大大的降低效率，由于數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)的提高和32位循環(huán)冗余校驗(yàn)支持，以及第4層校驗(yàn)和提供了足夠的保護(hù)，因而IPv6認(rèn)為頭部校驗(yàn)和不再必需。

三、IPv6擴(kuò)展報(bào)頭

擴(kuò)展報(bào)頭：8bit Next Header，8bitExtension Header Len，剩下的都是Extension Header Data。一個(gè)IPv6報(bào)文可以包含0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭。IPv6擴(kuò)展頭長(zhǎng)度任意，不受40字節(jié)限制，但擴(kuò)展報(bào)頭總是8字節(jié)長(zhǎng)度的整數(shù)倍64bit；路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)根據(jù)基本報(bào)頭中Next Header值來(lái)決定是否要處理擴(kuò)展頭，并不是所有的擴(kuò)展報(bào)頭都需要被轉(zhuǎn)發(fā)路由設(shè)備查看和處理的；除了目的選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭可能出現(xiàn)一次或兩次（一次在路由擴(kuò)展報(bào)頭之前，另一次在上層協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)文之前），其余擴(kuò)展報(bào)頭只能出現(xiàn)一次。

擴(kuò)展報(bào)頭分類：逐跳選項(xiàng)報(bào)頭、目的選項(xiàng)報(bào)頭、路由報(bào)頭、分段報(bào)頭、認(rèn)證報(bào)頭、封裝安全凈載報(bào)頭；多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭同時(shí)出現(xiàn)，報(bào)頭必須按照下列順序出現(xiàn)，下面我介紹的順序也就是必須遵循的出現(xiàn)順序；

逐跳選項(xiàng)報(bào)頭：Next Header字段值0，看上圖抓包截圖，IPv6 Hop-by-Hop Option那顯示的就是0；用于為在傳送路徑上的每跳轉(zhuǎn)發(fā)指定發(fā)送參數(shù)，傳送路徑上的每臺(tái)中間節(jié)點(diǎn)都要讀取并處理該字段。主要用于巨型載荷（載荷長(zhǎng)度超過(guò)65535字節(jié)）、設(shè)備提示和資源預(yù)留；

目的選項(xiàng)報(bào)頭：Next Header字段值60，目的選項(xiàng)報(bào)頭攜帶了一些只有目的節(jié)點(diǎn)才會(huì)處理的信息。目前，目的選項(xiàng)報(bào)文頭主要應(yīng)用于移動(dòng)IPv6；

路由報(bào)頭：Next Header字段值43，路由報(bào)頭和IPv4的Loose Source and Record Route選項(xiàng)類似，該報(bào)頭能夠被IPv6源節(jié)點(diǎn)用來(lái)強(qiáng)制數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)特定的設(shè)備。IPv4的Option功能挪到這里實(shí)現(xiàn)了，在IPv4選項(xiàng)中，有Loose Source、Strict Source、Record Route、Timestamp這四種常用的可選項(xiàng)；

分段報(bào)頭：Next Header字段值44，IPv6中分段報(bào)文用的；IPv4的identifiers、Flags、Fragment Offset的功能在這里實(shí)現(xiàn)了；

認(rèn)證報(bào)頭：該報(bào)頭由IPsec使用，提供認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性以及重放保護(hù)；

封裝安全凈載報(bào)頭：該報(bào)頭由IPsec使用，提供認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性以及重放保護(hù)和IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的保密；

IPv6牛哄哄的自帶光環(huán)，直接支持IPsec，哈哈，說(shuō)到這里，感覺(jué)如何，如有不妥之處，多多斧正，歡迎來(lái)噴，樂(lè)意與您共同提高進(jìn)步，每天一點(diǎn)點(diǎn)。