【通信行业标准(YD)】 IPv6基本协议——IPv6协议

ICS33.040.40
中华人民共和国通信行业标准
YD/T1341-2005
20052237
IPv6基本协议——IPv6协议
Internet Protocol version6(IPv6)specification2005-05-11发布
2005-11-01实施
中华人民共和国信息产业部发布前
规范性引用文件
定义及缩略语
3.1定义
3.2缩略语
IPv6头格式
IPv6扩展头
扩展头的顺序
逐跳选项头
路由头
分段头
目的地选项头
无下一个头
IPv6数据包的长度
流标签
业务等级
上层协议
上层校验和
数据包最大生存时间
最大上层载荷长度
10.4响应承载路由头的数据包
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
流标签的语义及使用
选项格式准则
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YD/T1341-2005
本标准修改采用IETF的RFC2460（1998），主要差异如下：1.按照GB1(2000）系列的要求对标准格式进行了修改；2.将一些适用于国际标准的表述改为我国标准的表述；3.增加了3.2节；
4.将标推附录B改为资料性附录。本标准是“IPv6协议”系列标准之一，该系列标准预计的结构及名称如下：1.《IPv6基本协议-
2.《IPv6技术要求一
-IPv6协议》
支持计算机移动部分》
3.《IPv6技术要求地址、过渡及服务质量》-IPv6无状态地址自动配置》
4.《IPv6地址结构协议—
5.《IPv6邻居发现协议一基于IPv6的邻居发现协议》6.《IPv6协议-致性测试方法》
本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：信息产业部电信研究院本标准主要起草人：赵
张德华
杜和青
1范围
IPv6 基本协议——IPv6 协议
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本标准规定了IPv6协议，包括IPv6头格式、扩展头格式、数据包的长度、流标签、业务等级、对上层协议的影响等内容。有关IPv6的安全性特征不在本标准的讨论范围之内。本标准适用IPv6设备开发、系统组建。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标推，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。RFC791 (1981)
RFC 1661(1994)
RFC1981(1996)
RFC2373(1998)
RFC2401(1998)
RFC2402(1998)
RFC 2406(1998)
RFC 2463(1998)
3定义及缩略语
3.1定义
互联网协议规范版本4（IPv4)
点到点协议（thePoint-to-PointProtocol，PPP）IPv6的路径最大传输单元发现（PathMTUDiscoveryforIPVersion6）IPv6地址结构（IPVersion6AddressingArchitecture）IP协议的安全体系结构（SecurityArchitecturefortheIntermetProtocol）IP认证头(IPAuthenticationHeader)IP封装安全有效载荷（IPEncapsulatingSecurityPayload，ESP）IPv6的互联网控制消息协议（ICMPfortheIPv6）下列定义和缩略语适用于本标准。3.1.1
实现IPv6的设备。
路由器
router
负责转发（目标地址不是它本身）IPv6数据包的节点。3.1.3
除路由器外的任何节点。
upperlayet
紧接在IPv6之上的协议层。例如，传输层协议（如TCP或UDP），控制协议（如ICMP），路由协议（如.OSPF）以及通过隧道方式封装在IPv6中的互联网层或低层协议（如IPX、AppleTalk、IPv4甚至IPv6)。
是通信设备或媒体。节点可以通过链路在数据链路层（紧接在IPv6的下层）进行通信。例如，1
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Ethernet、PPP链路、顿中继、ATM网络以及互联网（或更高）层的隧道（如在IPv4或IPv6上的隧道）。3.1.6
neighbors
连接在同一链路上的不同节点，这些节点之间的数据包传输不通过路由器转发。3.1.7
interface
节点到链路的连接点。
address
个或一组接口的IP层标识。
数据包
packet
IPv6头和有效载荷构成的数据块。3.1.10
linkMTU
链路最大传输单元
能通过链路完整传输的数据包的最大长度，以字节为单位。3.1.11
pathMTU
路径最大传输单元
源节点和目的节点之间的一条路径上所有链路最大传输单元的长度中的最小值。注：有一些可能的情况，对于个具有多个接口的设备作如下设置：转发来自于某些接口且不是以它自身为目的地的数据包；丢弃来自于另一些接口且不是以它自身为目的地的数据包。这时，该设备在接收来自转发接口的数据包，或在转发接口与邻居节点交互时，要遵守路由器的协议要求；而在接收来自非转发接口的数据包，或在非转发接口与邻居节点交互时，要遵守主机的协议要求。3.2缩略语
下列缩略语适用于本标准。
Internet Engineering Task ForceIETF
Internet Control Message ProtocolIntermet Protocol
Internet Protocol Version 6
MaximumTransmissionUnit
Maximum SegmentSize
TransmissionControlProtocol
Type--Length—Value
User Datagram Protocol
互联网工程任务组
互联网控制消息协议
互联网协议
互联网协议版本6
最大传输单元
最大分段长度
传输控制协议
类型一长度-值
用户数据报协议
互联网协议第六版（IPv6）是互联网协议的一个新的版本。IPv6相对于IPv4主要改变如下：扩展的寻址能力
IPv6把IP地址空间从32比特增加到了128比特，从而能够支持更多层次的寻址结构，更多的可寻址节点的数量，以及更为简化的地址的自动配置。IPv6通过在组播地址中加人了一个“范围”域而提高了组播选路的扩展性。在IPv6中还定义了一种称为“泛播地址”的新的地址类型，它被用来向一组节点中的任一个节点发送数据包（注）。·简化的头格式
IPv6省略了一些IPv4头中的域或将其改成了可选项，从而减少了数据包的公共处理开销，并减少了2
IPv6头所占的带宽开销。
·对扩展和选项的增强支持
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IPv6在IP头选项的编码方式上作了一些变化，其目的是更有效地进行转发，并放宽了对选项长度的严格限制，为将来加人新选项提供更大的灵活性。·流标签能力
为了满足发送者所要求的特殊处理，IPv6增加了个新的域来标记属于特殊传输数据流的数据包，例如，非缺省的服务质量或实时业务等。·认证和保密能力
IPv6规定了包括认证、数据完整性和数据加密（可选）在内的扩展功能。本标准规定了基本的IPv6头和最初定义的IPv6扩展头及选项。本标准还讨论了数据包的长度问题，流标签和业务等级的语义，以及IPv6对上层协议的影响。IPv6地址的格式和语义在RFC2373中分别进行了规定。在RFC2463中规定了IPv6版的ICMP，它是所有IPv6实现所必须包括的。注：泛播地址（AnycastAddress）是分配给一组接口的地址，该组接口可以属于不同的节点，以泛播地址为目的地址的数据包会被转发到根据路由协议测量的距离最近的一个接口上。5IPv6头格式
IPv6的头格式如下所示。
各域含义如下：
业务等级
载荷长度
源地址
目的地址
a）版本（Version）：该域长度为4比特，IPv6版本号为6。b）业务等级（TrafficClass）：该域长度为8比特，参见第9章。c）流标签（FlowLabel)：该域长度为20比特，参见第8章。流标签
下一个头
跳数限制
d）载荷长度（PayloadLength）：该域为16比特的无符号整数，表示IPv6载荷长度，即数据包中IPv6头之后其余部分的长度，以字节为单位（注1：任何的扩展头都被认为是载荷的一部分，其长度应被计算在内)。
e）下一个头（NextHeader)：该域长度为8比特，表示紧接在IPv6头后面的下一个头的类型。这个域取不同的值，对应的扩展头类型不同，值与扩展头类型之间的对应关系见“IANA协议值与指定服务网页”（注2)。
f）跳数限制（HopLimit)：该域为8比特无符号整数，数据包每向前经过一个转发节点，跳数限制减1，当跳数限制减至0时，该数据包被丢弃。g）源地址（SourceAddress）：该域长度为128比特，表示产生数据包的节点的IPv6地址。h）目的地址（DestinationAddress）：该域长度为128比特，表示期望数据包到达的IPv6地址，如果出现路由头，这个地址可能不是最终的接收数据包的IPv6地址。注2：LANA（IntemetAssignedNumbersAuthority，互联网地址分配机构）管理互联网运行所必须的许多特殊参数和协议值，包括特殊端口号的指派和字符集的注册，下面我们称这些特殊参数和协议值为特殊号码。以前，IANA通过系列RFC文档发布这些特殊号码，最后的文档RFC1700也已经过时；现在IANA将这些特殊号码的最新集合列在名为IANA协议值与指定服务（ProtocolNumbersandAssignmentServices）的网页上供查阅，网址是http://www.iania.org/numbers.html，并在3
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批准新的特殊号码和指定服务时随时更新这个网页的内容。6IPv6扩展头
在IPv6中，可选择的互联网层信息被编码在单独的头中，并放在一个数据包内的IPv6头和上一层头之间。这种扩展头的数量不多，每个扩展头都被一个明确的“下一个头”域的值所确定，如下所示，每个IPv6数据包可带有0个、1个或多个扩展头，每个扩展头由前一个头的“下一-个头”域所确定。IPv6头
下一个头=TCP
IPv6头
下个头=路由
IPv6头
下一个头=路由
TCP头+数据
路由头
下一个头=TCP
路由头
下一个头=分段
分段头
TCP头+数据
TCP头+数据
下一个头=TCP
除了逐跳选项头之外的其他扩展头不被数据包发送路径上的任何一个节点检查或处理，除非是数据包到达了IPv6头中“目的地址”域所指明的节点（或在组播路由的情况下，节点组中的任一个节点）。在对IPv6头中“下一个头”域正常解复用时首先要处理第一个扩展头（当没有扩展头时直接处理上层头）。每一个扩展头的内容和语义决定了是否要继续处理下一个头。因此，必须严格按照扩展头在数据包中出现的顺序对它们进行处理。接收者不能在数据包中搜索一个特定的扩展头，并且不能在处理完所有排在它前面的头之前处理它。
逐跳选项头中携带的信息必须被数据包传送路径上包括源节点和目的节点在内的每一个节点检查和处理。逐跳选项头如果存在，则它必须紧随在IPv6头之后。当IPv6头中“下一个头”域的值为0时，说明后面有逐跳选项头存在。
如果节点处理一个头的结果是要进行下个头的处理，但这个头的“下一个头”域的值不能被节点所识别，则节点将丢弃这个数据包并向数据包的源节点发送一个ICMP“参数错误”消息，ICMP代码值为1（不能识别下一个头的类型），ICMP指针域包含源数据包中不能被识别的域的偏移量。若一个节点遇到除IPv6头外的任一个头的“下个头”域为0，则节点对这个数据包也应按上面的方法进行处理。每个扩展头的长度应为8的整数倍（以字节为单位），以保证下面的头也按8个字节对齐。每个扩展头内的多字节域按它们的自然分界来对齐。IPv6的完整实现包括下面扩展头的实现：逐跳选项；
路由(类型0);
分段；
目的地选项；
认证(注1，注3)；
·封装安全载荷（注2，注3)。
前4个头在本标准中规定，后两个分别在RFC2402和RFC2406中规定，不属于本标准的讨论范围。
注1：认证头用于为IP数据报提供无连接完整性和数据初始认证，此外还能防止重发攻击的发生。注2：封装安全载荷头用于提供机密性、数据初始认证、无连接完整性、防止重发攻击以及受限的数据流机密性。注3：认证头和封装安全载荷头可以结合使用，也可以通过使用隧道模式嵌套使用。它们可以在主机之间、安全网管之间或安全网管与主机之间提供安全服务。封装安全载荷头还可以提供机密性（加密）服务。它们之间的主要区别在于覆4
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盖的范围不同。此外，如果IP头不通过封装安全载荷头来封装（以隧道模式），那么封装安全载荷头将不会保护任何的IP头中的域。
6.1扩展头的顺序
当一个数据包中使用多个扩展头时，这些头应按照下面的顺序出现：IPv6头；
逐跳选项头；
目的地选项头（注1)；
路由头；
分段头；
认证头（注2)；
封装安全载荷头（注2)；
目的地选项头（注3)；
上层头。
注1：这些选项要在IPv6目的地址域所列出的第一个目的地进行处理，也要在路由头所列出的后续目的地进行处理。注2：在RFC1827中给出了有关认证头和封装安全载荷头之间的相对顺序的附加建议。注3：这些选项只在数据包的最终目的地进行处理。同一类型的扩展头最多只能出现一次（如果有多个同种扩展头，它们应顺次、连续地排列在一起），惟一例外是目的地选项头可以出现两次，一次在路由头前出现，另次在上层头前出现。如果上层头是另一个IPv6头（即IPv6通过隧道方式封装在IPv6中），那么接在它后面的是它自已的扩展头，这些扩展头也应按照上面规定的顺序来排列。如果要定义其他的扩展头，则必须要说明它们同以上所列的头的顺序约束关系。IPv6的节点必须接受并处理同一个数据包中以任何顺序、任何次数出现的扩展头，只有逐跳选项头才必须严格地接在IPv6头之后。然而，我们强烈建议数据包的发送者严格遵守上面建议的顺序，除非以后的规范推翻这一顺序。
6.2选项
在前面介绍的扩展头中，逐跳选项头和目的地选项头可携带不定数量的选项。这些选项采用TLV编码方式，格式如下：
选项类型
选项数据长度
选项类型（OptionType）：无符号的8位整数，说明选项的类型。选项数据
选项数据长度（OptionDataLength）：无符号的8位整数，以字节为单位，表示选项数据的长度。选项数据（OptionData)：可变长度域，包含“选项类型”的数据。接收者在处理一个头时，必须严格按照每个选项在头中出现的顺序来处理。例如，不能在头中搜索出-个选项并在处理排在它前面的选项之前处理它。在内部编码时，“选项类型”域的最高位两比特指明了当IPv6节点不能识别该选项类型时，所必须采取的动作：
00一跳过这个选项并继续处理该头；01一丢弃这个数据包；
10一丢弃这个数据包，并且无论这个数据包的目的地址是否是组播地址，都向该数据包的源地址发送-个ICMP数据包，指出不能识别的选项类型；11一丢弃这个数据包，并且只有当目的地址不是组播地址时，向该数据包的源地址发送一个ICMP“参数错误”消息，代码值为2，指针域指向不能识别的选项类型。“选项类型”域的第三位指明这个选项的数据是否能改变数据包到达最终目的地的路由。当一个数据包中有认证头时，对于选项数据可能改变选路的任何选项，在计算或验证数据包的认证值时，这个选项SwwW.bzxz.Net
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的整个数据域必须当作0值来处理。0-选项数据不改变选路；
1一选项数据可能改变选路。
上述的3个高位比特应被视为选项类型的一部分，而不应独立于选项类型。也就是说，应由一个完整的8比特选项类型来标识一个特别的选项，而不能仅由选项类型的低位5个比特来标识。逐跳选项头和目的地选项头都使用相同的选项类型编号空间。然而，一个特别的选项可能会被限制只能用于这两个头中的个。
个别的选项有特殊的对齐要求，以确保选项数据域中的多字节值符合自然分界。一个选项的对齐要求是用n+y表示的。也就是说，选项类型必须是在从该扩展头开始算的α字节的整数倍加上y个字节的位置出现。
例如：
指从该扩展头开始的任何2字节偏移。指从该扩展头开始的任何8字节偏移，加上2字节。有两类填充选项，当需要时用于后续选项的排列，以填充该头使其长度为8字节的整数倍。所有IPv6节点必须能识别这些填充选项：Pad1选项结构（对齐要求：无）0
注：Pad1选项是一个特例，它没有长度域和值域，只是一个8比特的0值码。Pad1选项用于在扩展头的选项域中填充一个字节的长度。当填充量多于个字节时，要用PadN选项，而不是多个.Pad1选项。
PadN选项结构（对齐要求：无）0
选项数据长度
选项数据
PadN选项用于在扩展头的选项域中填充2个或多个字节。如填充n个字节，则“选项数据长度”域的值为n-2，“选项数据”域是n-2个0值字节。附录B包括了设计新选项的格式准则。6.3逐跳选项头
逐跳选项头用来携带那些在数据包发送路径上必须由每个节点检查的信息。如果IPv6头的.“下一个头”域的值为0，则说明紧接着IPv6头的下个头是逐跳选项头。逐跳选项头的格式为：
下一个头
扩展头长度
下一个头（Next·Header)：该域长度为8比特，定义紧接在逐跳选项头之后的头的类型。这个域取不同的值，对应的扩展头类型不同，值与扩展头类型之间的对应关系见“IANA协议值与指定服务网页”。扩展头长度（HdrExtLen）：该域是一个8比特无符号整数，以8个字节为单位表示逐跳选项头的长度，它不包括起始的8个字节。
选项域（Options）：该域长度可变，其长度应保证整个逐跳选项头的长度为8个字节的整数倍长，包含有一个或多个TLV编码的选项。6
在本标准中只为逐跳选项头规定了5.2节中定义的Pad1和PadN选项。6.4路由头
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IPv6源数据包使用路由头来列出数据包从源地址到目的地址之间需要访问的一个或多个中间节点。该功能非常类似于IPv4的松散源选项和记录路由选项。如果某一个头的“下一个头”域值为43，则说明紧接着它的下一个头是路由头。路由头的格式如下：
下一个头
扩展头长度
与类型相关的数据
路由类型
剩余段
下一个头（NextHeader)：该域长度为8比特，定义紧接在路由头之后的头的类型。这个域取不同的值，对应的扩展头类型不同，值与扩展头类型之间的对应关系见“IANA协议值与指定服务网页”。扩展头长度（HdrExtLen)：该域为8比特无符号整数，以8个字节为单位表示路由头的长度，不包括起始的8个字节。
路由类型（RoutingType）：该域长度为.8比特，标识不同类型的路由头。剩余段（SegmentsLeft)：该域为8比特无符号整数，表示剩余的路由段的数量，即在到达最终目的节点之前已经列出的但尚未访问的中间节点的数目。与类型相关的数据（Type-SpecificData)：该域长度可变，格式由“路由类型”决定，长度应保证整个路由头的长度是8个字节的整数倍。节点在处理接收到的数据包时，如果遐到一个路由头包含有不能识别的“路由类型”值，则节点要依据“剩余段”域的值采取措施。具体方法如下所述：a）如果“剩余段”的值为0，则节点忽略这个路由头，继续处理数据包中的下一个头（其类型由路由头的“下一个头”域的值标识)。b）如果“剩余段”的值不为0，则节点必须丢弃这个数据包，并且向数据包的源地址发送一个ICMP“参数错误”消息（代码值为O），ICMP指针指向不能识别的“路由类型”。如果一个中间节点在处理完接收数据包的路由头后，决定应将该数据包转发到一条链路MTU小于该包长度的链路上，那么该节点必须丢弃此数据包并向该包的源地址发送一个ICMP“数据包过大”消息。下面是0型路由头的格式：
下一个头
扩展头长度
路由类型=0
保留域
地址[1]
地址[2]
地址[n]
剩余段
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下一个头（NextHeader)：该域长度为8比特，定义紧接在路由头之后的头的类型。这个域取不同的值，对应的扩展头类型不同，值与扩展头类型之间的对应关系见“IANA协议值与指定服务网页”。扩展头长度（HdrExtLen)：该域为8比特无符号整数，以8个字节为单位表示路由头的长度，不包括起始的8个字节。对于0型路由头，扩展头长度是头内地址数的两倍。路由类型（RoutingType)：该域长度为8比特，值为0。剩余段（SegmentsLeft)：该域为8比特无符号整数，它表示剩余的路由段的数量，即在到达最终目的节点之前已经列出的但尚未访问的中间节点的数目。保留域（Reserved)：该域为32比特保留域，传输时初始值设为0，接收方可忽略此域。地址[1.n]（Address)：编号从1~n的每-个地址域均为128位地址失量。0型路由头内不能有组播地址，如果一个IPv6数据包带有0型路由头，则其最终目的地址域不能是组播地址。
个路由头只有当它到达IPv6的“目的地址”域所指明的节点时，才能被检查或处理。对于0型路由头，节点应按如下算法进行处理：f剩余段=0（
继续处理数据包的下一个头，其类型由路由头的“下一个头”域的值所标识。elseif扩展头长度为奇数（
向源地址发送一个ICMP“参数错误”消息（代码为0)，ICMP消息指针指向“扩展头长度”：域，并丢弃该数据包。
计算路由头内的地址数n，.n=扩展头长度/2。if剩余段>n{
向源地址发送一个ICMP“参数错误”消息（代码为0），ICMP消息指针指向“剩余段”域，并丢弃该数据包。
eise t
“剩余段”减1，
计算地址段中下个将要被访问的地址标号i，i=n-剩余段，
f地址间或IPv6最终地址是组播地址{丢弃该数据包。
交换IPv6目的地址和地址[门]，fIPv6“跳数限制”<=1（
向源地址发送一个ICMP“超时-传输中超过“跳数限制”消息，并丢弃数据包。else (
“跳数限制”减1，
重新把数据包交给IPv6模块，以传输到新的目的地。8
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