【YD通讯标准】 基于移动 IPv6 的业务流管理技术要求

國术报告
通信标准类技
YDB0352009
基于移动IPv6的业务流管理技术要求Application flows management techniques based on MiPv62009-12-09印发
中国通信标准化协会
2规范性引用文件
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义.
3.1.1地址（Address）
3.1.2通信（Communication）
3.1.3数据包（Packet）
3.1.4移动节点（MobileNode）
3.1.5家乡代理（HomeAgent）
3.1.6通信节点（CorrespondentNode）3.1.7家乡地址（HomeAddress）3.1.8转交地址（Care-of-Address）3.1.9绑定更新（BindingUpdate）目
...........
3.1.10绑定确认（BindingAcknowledgment）3.1.11路由通告（RouterAdvertisement）3.1.12移动锚点（MobilityAnchorPoint）次
3.1.13分布式家乡代理服务器（DistributedHome-Proxy）3.1.14分布式家乡地址（DistributedHomeAddress）3.1.15分布式移动IPv6（DistributedMobileIPv6）3.2缩略语。
4简介..
4.1移动IPv4
4.2移动IPv6
4.2.1双向隧道模式
4.2.2路由优化模式
5概述。
5.1设计目标和主要内容
5.2与其他相关技术的区别和联系，6基本框架
7主要设备技术要求：
7.1HA设备技术要求.
7.2MN设备技术要求
7.2.1基本功能技术要求
7.2.2扩展功能技术要求
7.3CN设备技术要求.
7.4DHP设备技术要求..
7.4.1基本功能技术要求
7.4.2扩展功能技术要求
......
YDB035—2009
YDB035—2009
7.5其他设备技术要求
8消息格式定义
8.1MN和HA之间消息定义
8.2MN和CN之间消息定义，
8.3DHP查询消息。
8.3.1动态DHP发现查询/响应消息8.3.2多播请求DHP查询/响应消息8.3.3特定服务器DHP查询/响应消息.8.3.4通过CN进行DHP查询/响应消息8.4DHoA申请/应答消息
8.4.1DHoA申请消息.
8.4.2DHoA申请应答消息..
8.5DHP绑定更新/确认消息
9DMIPv6工作流程：
9.1新业务连接处理流程.
9.1.1业务流移动性需求的判断
9.1.2新连接发起请求判断
9.1.3DHP查询
9.1.4DHP选择，
9.1.5DHoA地址申请，
9.1.6通信连接建立.
9.1.7通讯模式确定，
9.2MN发生移动时处理流程
9.2.1新接入网络的QoS状况识别.9.2.2移动切换管理
10部署方式..
10.1常规部署方式
10.2专有部署方式.
11安全问题
iiiKAoNhikAca
YDB0352009
本技术报告属于IPv6标准体系，涉及移动IPv6技术领域，具体来说提出了一种兼容移动IPv6协议的业务流管理技术，将原有移动IPv6协议中以整个节点为粒度的管理模式升级为以单个业务流为粒度的管理模式，根据CN位置、网络状况和业务需求对不同业务流采取不同的移动管理策略，实现以业务流为粒度的切换和传输路径控制，并有效缩短MN和普通CN间的传输时延。本技术报告由通信标准化协会提出并归口。本技术报告起草单位：中国科学院计算技术研究所、中国联合网络通信集团有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、武汉邮电科学研究院。本技术报告主要起草人：刘敏、王煜炜、宋翊麟：王明会、彭久生、曹玮、罗鉴，Ⅲ
HiiKAoNiKAca
1范围
基于移动IPv6的业务流管理技术要求YDB035—2009
本技术报告规定了分布式家乡代理服务器的技术要求和查询方法，业务流管理机制及消息格式、工作流程及部署方案等。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本技术报告的引用而成为本技术报告的条款。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技术报告，然而，鼓励根据本技术报告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技术报告。
IETF RFC2460(1998)
IETF RFC2462(1998)
IETF RFC3220(2002)
IETF RFC3775(2004)
IETF RFC5380(2008)
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
IPv6协议规范
无状态IPv6地址自动配置
移动IPv4协议
移动IP6协议
层次化移动IPv6协议
下列术语和定义适用于本技术报告。3.1.1
地址（Address）
一个或一组接口的IP层标识。
通信（Communication）
节点之间进行的任何包交换称为通信。要求在这种包交换过程中，每个节点进行交换时使用的地址保持不变。例如TCP连接或UDP请求-响应。3.1.3
数据包（Packet）
由IP头和有效载荷构成的数据块。3.1.4
移动节点（MobileNode）
移动节点指能够从一个链路移动到另外一个链路，在移动的过程中仍然可以通过它的家乡地址与外界保持联系的节点。
家乡代理（HomeAgent）
移动节点家乡链路上的一台路由器，移动节点向其注册当前转交地址。当移动节点不在家乡时，家乡代理截获家乡链路上发往移动节点的数据包，进行封装后，通过隧道发送给移动节点的转交地址。3.1.6
通信节点（CorrespondentNode）1
iiiKAoNikAca
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与移动节点进行通信的对等节点。通信节点可以是移动的也可以是静止的。3.1.7
家乡地址（HomeAddress）
移动节点在其家乡链路上被分配的IP地址。3.1.8
转交地址（Care-of-Address）
当移动节点访问外地链路时获得的一个与它相关联的IP地址，这个地址的子网前缀是“外地子网前缀”。移动节点同时可以有多个转交地址（如这些转交地址有不同的子网前缀），向移动节点的家乡代理注册的那个转交地址称为“主转交地址”。3.1.9
绑定更新（BindingUpdate）
移动节点移动到外地网络，向家乡代理或通信节点进行转交地址注册的过程。3.1.10
绑定确认（BindingAcknowledgment）家乡代理或通信节点为移动节点进行地址绑定后，把绑定状态通知给移动节点过程。3.1.11
路由通告（RouterAdvertisement）在能够进行多点传送的链路和点对点链路上，每个路由器都定期向多点传送组发送一个路由器通告包来公布其可用性。
移动锚点（MobilityAnchor Point）作用相当于一个距离移动节点较近的家乡代理，通过移动锚点可以把网络划分成若干的域。3.1.13
分布式家乡代理服务器（DistributedHome-Proxy）靠近对端节点的一台路由器，功能为家乡代理的扩展，可为移动节点分配分布式家乡地址，并可接收和转发移动节点与通信节点间所交换的报文信息，其作用是向移动节点提供优化路由及业务流粒度的切换管理。
分布式家乡地址（DistributedHomeAddress）移动节点向对应分布式家乡代理服务器申请获取的家乡地址，用以和通信节点建立连接，从而实现业务流粒度的路由优化和传输路径控制。3.1.15
分布式移动IPv6（DistributedMobileIPv6）种分布式的、与移动IPv6兼容的网络层移动解决方案，根据CN位置、网络状况和业务需求对不同业务流采取不同的移动管理策略，实现以业务流为粒度的切换和传输路径控制，并可对MN和不支持移动IPv6的普通CN之间的通信提供路由优化机制。3.2缩略语
下列缩略语适用于本技术报告。IETF（互联网工程任务组）
IP（互联网协议）
IPv4（互联网协议版本4）
IPv6（互联网协议版本6）
MIPv4（移动IPv4）
MIPv6（移动IPv6）
Internet Engineering Task ForceInternet Protocol
Internet Protocol Version 4
Internet Protocol Version 6
MobileIPv4
MobileIPv6
HiiKAoNiKAca
HMIPv6（层次化移动IPv6）
MN（移动节点）
HA（家乡代理）
CN（通信节点）
CoA（转交地址）
HoA（家乡地址）
BU（绑定更新）
BA（绑定确认）
AP（接入点）
RS（路由请求）
RA（路由通告）
MAP（移动锚点）
Hierarchical Mobile IPv6
Mobile Node
Home Agent
Correspondent Node
Care-of-Address
Home-of-Address
Binding Update
Binding Acknowledgement
Access Point
Route Solicitation
Router Advertisement
Mobility Anchor Point
Distributed Home-Proxy
DHP（分布式家乡代理服务器）IDMIPv6（分布式移动IPv6）
DHoA（分布式家乡地址）
RO（路由优化）
4简介
Distributed Mobile IPv6
Distributed Home Address
Route Optimizatior
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本技术报告涉及移动IPv6技术领域。移动IP是一种特殊的IP路由机制，使移动节点可以用一个永久的IP地址连结到任何链路上，在移动的过程中保持通信的持续性。移动IP现在有两个标准，分别为移动IPv4（IETFRFC3344）和移动IPv6（IETFRFC3775）。本技术报告主要涉及移动IPv6的性能改进，4.1移动IPv4
移动IPv4（IETFRFC3344）规定移动节点连接在家乡链路上时，即链路的网络前缀和移动节点家乡地址的网络前缀相等时，移动节点就和固定主机或路由器一样工作，不运用任何移动IP功能。对于连接在外地链路上的移动节点，可通过一个称为代理搜索的过程，判定自已的当前位置，并得到一个在外地链路上的转交地址（CoA）。当移动节点改换外地链路时，转交地址随之改变。随后，移动节点通过注册过程把自已的转交地址告诉家乡代理。当有发往移动节点家乡地址的数据包时，家乡代理便截获这个数据包，并根据注册的转交地址，通过隧道将数据包传送给移动节点。通过移动节点发出的数据包，可以直接路由到目的节点，无需隧道技术。对所有来访的移动节点来说，外地代理完成路由器的功能。移动IPv4的缺陷：
1）由于通信节点发往移动节点的报文必须先发向移动节点的家乡网络，而后由家乡代理通过隧道转发到移动节点当前的转交地址。这种三角路由会增加通信延迟。当移动节点从一个子网移动到另一个子网时，移动节点需要向家乡代理发送一个位置更新消2
息。即使移动节点在移动过程中与外界并没有通信和数据往来，该注册过程也要进行。当移动节点的数量很多或移动频率很高时，这将是一笔很大的信令开销。如果移动节点所在的外地网络和家乡网络距离很远，则移动节点向家乡代理发送位置更新消息3）
将会造成很大的切换延迟。
4.2移动IPv6
移动IPv6（IETFRFC3775）技术是在移动IPv4的基础上发展起来的，其协议中定义了三种操作实体：移动节点、通信节点和家乡代理，不再有外地代理的概念。当移动节点离开本地链路时，可通过IPv6机制获得转交地址（如无状态和有状态自动配置）。移动IPv6中同时采用隧道和源路由技术向连接在外地链路上的移动节点传送数据包。现有的移动IPv6协议不支持业务流级的切换。移动IPv6支持双向隧道和路由优化两种传输模式4.2.1双向隧道模式
HiiKAoNiKAca
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双向隧道模式是指在移动节点和家乡代理之间建立隧道，通信节点发给移动节点数据包，首先路由到家乡代理，家乡代理通过代理邻居发现机制截获该数据包，并且采用IPv6封装格式通过隧道转发到移动节点：移动节点发往通信节点的数据包则采用反向隧道先路由到家乡代理，然后按照正常的路由机制转发到通信节点。
4.2.2路由优化模式
路由优化模式要求移动节点在通信节点上直接注册它的转交地址，来自通信节点的数据包直接路由到移动节点的当前转交地址。这种方式可以不经过家乡代理节点直接将数据包发送到移动节点，从而减少了移动节点和家乡链路的拥塞，也在一定程度上避免了家乡代理失效对移动节点可导址性的影响。路由优化模式可以保证数据包经过最短的路径直接到达移动节点，从而避免了三角路由。然而，路由优化需要通信节点CN也支持移动IPv6，从而大大增加了部署的难度。同时，每个通信主机必须将固定的通信对端和移动的通信对端区分对待。另外，路由优化可能带来严重的安全问题。因此，目前路由优化模式实际应用的还非常少。
5概述
5.1设计目标和主要内容
本技术报告对基于移动IPv6的业务流管理技术进行了规范性描述，在兼容移动IPv6协议的基础上将原有移动IPv6协议中以整个节点为粒度的管理模式升级为以单个业务流为粒度的管理模式。提出一种分布式的、与移动IPv6兼容的网络层移动解决方案一一DMIPv6，根据CN位置、网络状况和业务需求对不同业务流采取不同的移动管理策略，实现以业务流为粒度的切换和传输路径控制，并可对MN和不支持移动IPv6的普通CN之间的通信提供路由优化机制，将对基于移动IPv6的新应用，新业务的全面发展起到推动作用。
方案主要技术内容包括：分布式家乡代理服务器的技术要求和查询方法，业务流管理机制及消息格式、工作流程及部署方案等。
方案中所述流程主要包括：对于不需要移动支持的业务，MN以CoA和CN建立连接。对于需要移动IPv6支持的业务，如果连接由CN发起，则MN以HoA建立连接，执行移动IPv6流程：如果连接由MN发起，则MN进行DHP查询，在该CN附近选择合适的DHP为该会话业务服务，如查询成功则执行DMIPv6流程，否则执行移动IPv6流程。当MN发生移动时，根据实际需求和网络状况判断各个业务是否需要继续，需要则通知相应的DHP进行绑定更新，否则中止该业务。5.2与其他相关技术的区别和联系本方案兼容标准的移动IPv6协议。允许移动节点（MN）在家乡代理（HA）和家乡地址（HoA）外，同时存在多个分布式家乡代理服务器（DHP）和分布式家乡地址（DHoA）。MN根据业务类型和业务发起方选择是否启动移动管理协议，并进一步选择是启动标准的移动IPv6还是启动本技术报告所提出的DMIPv6。所提出的DMIPv6的部署采用渐进的方式逐步进行，对既有的移动IPv6保留兼容性DMIPv6方案与现有移动IPv6协议的本质区别在于：将现有移动IPv6协议中以整个节点为粒度的管理模式，升级为以单个业务流为粒度的管理模式，可为同一移动节点的不同业务流选择不同的DHP。MN在移动过程中可根据网络状况和实际需求对不同业务流采取不同的移动管理策略。DHP的引入使得MN对HA的依赖性大为降低，不仅减少了家乡网络的拥塞和HA的负载，也减少了家乡网络和HA上可能的失败和故障对MN的影响。由于DHP靠近CN选择，使得即使MN采用双向隧道模式，仍然可以获得优化的传输路径和传输时延。同时，DHP的引入使得服务器类的CN在本身不需要任何更新的情况下，可通过在本网络域内部署DHP的方式增强其对客户端的移动性支持。DMIPv6除了可以在兼容移动IPv6的同时提升传输性能，还可提供如下新功能：1）允许MN以业务流为粒度进行管理和控制。例如从高带宽网络切换到低带宽网络时（如从WLAN切到GPRS），移动节点可以通过有选择性的向部分DHP进行绑定更新，主动停正某些高带宽需求的业务流（例如文件下载和视频点播）。相比之下，在移动IP及层次化移动IP中，当移动节点发生漫游后，一旦4
HiiKAoNiKAca
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MN向HA注册了新的CoA，所有CN就可以主动向HA推送信息：即使MN选择停止某些业务流，在该业务流的对端节点得到中止信息前，其推送的大量数据仍可能使得MN上其它的业务流陷于短时的瘫痪。2）允许CN所在的网络域对业务流进行监视和控制。一般来说，实际环境中需要在MN移动过程中保持会话的对端通信节点多为服务器（如voDserver，Emailserver，FTPserver等）。DHP的引入，使得此类CN在不需要任何更新的情况下，可以增强其对客户端的移动性支持。另外，CN所在网络可以很方便地监测和控制流入和流出的业务流。例如，ISP可在其提供的DHP上设置规则来控制漫游用户数，也可以为DHP用户提供特殊的QoS保障等。6基本框架
分布式的、与移动IP兼容的网络层移动解决方案DMIPv6，在已有的移动IPv6架构中，引入了分布式家乡代理服务器（DistributedHome-Proxy，DHP）。在DMIPv6中，在网络的各个子域中部署DHP，即在各个CN周围部署DHP。
DHP是HA的一个扩展实现，同一个域内也可分布多个相互独立的DHP。DHP的部署方式和HA一样，就是一般路由器的部署方式。在这种情况下，MN可根据DHP状态和业务需求选择一个或者多个DHP为其服务。当然，一般在一个域内只需选择一个DHP，但也可选择多个DHP用于穴余备份或提高并发性能。图1给出DMIPv6的基本框架：
Home Domain
Foreign Domain
Network
Domain1
Domain 2
图1基于IPv6的业务流管理技术方案基本框架图如图1所示，CN所在网络中可存在多个独立分布的DHP，MN可以选择其中一个作为其特定的代理服务器，DHP的引入使得MN对HA的依赖性大为降低，同时获得优化的传输路径和传输时延。5
iiKAoNiKAca
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在MN发生移动时，DHP为MN提供代理数据转发服务。根据部署方式的不同和现有设备支持DMIPv6方案的情况，MN既可以采用本方案提供的业务流管理策略：同时也可以兼容传统移动IPV6协议，利用原有家乡网络中的HA为移动节点提供服务。7主要设备技术要求
本方案在兼容移动IPv6协议的基础上，实现以业务流为粒度的切换和传输路径控制，方案中主要设备包含了原有协议中的HA，MN、CN，其中对HA和CN设备的基本技术功能要求不变，对MN在基本功能基础上添加了部分扩展功能要求：同时，方案中增加了对分布式家乡代理服务器DHP设备的技术要求7.1HA设备技术要求
对家乡代理设备的技术功能要求同移动IPv6协议中对HA的技术要求（IETFRFC3775）。7.2MN设备技术要求
7.2.1基本功能技术要求
本方案中，对移动节点设备的技术要求同移动IPv6协议中对HA的技术要求（IETFRFC3775），支持移动节点对家乡代理的绑定更新。同时，可以支持路由优化等扩展功能。7.2.2扩展功能技术要求
同时在上述技术要求之外，MN还应具备下述功能1）DHP状态信息查询
本方案引入了DHP设备作为对原有家乡代理设备的扩展，实际应用过程中首先要对DHP的位置及状态信息进行查询和确定，以便从多个备选DHP中选择合适的DHP作为服务设备。MN可以为不同业务流选择不同的DHP。
一般来说，DHP的查询工作可以通过发送DHP请求消息来实现，消息由移动节点发出，可以远程查询某个网络域内的DHP节点，该网络中的每一个DHP收到该报文后，分别给出DHP查询响应，告知网络节点DHP自身当前的信息，包括但不限于地址信息、负载信息等等，以便于移动节点选择合适的DHP（特别是当同一域内存在多个DHP时）。也就是说，移动节点可以根据自已的需要定义不同的选择标准，比如选择负载最轻的，或者选择距离最近的DHP等。DHP状态信息的查询主要有以下四种方式（并非同时需要，实现时支持一种查询方式即可）：a）可以通过向通信节点所在域内发送请求，请求该域内的分布式家乡代理服务器直接应答来实现查询；：
可以通过发送多播请求节点地址报文，远程查询所述分布式家乡代理服务器地址：可以通过向特定的服务器发送请求来获得通信节点域内或逻辑上最接近通信节点域的分布式c）
家乡代理服务器的信息；
可以通过向通信节点发送请求，由通信节点返回其所在网络的分布式家乡代理服务器信息。若d)
采用此种方式，则要求通信节点支持分布式家乡代理服务器查询，可以发现和保存所在网络的分布式家乡代理服务器信息，并且可以应答移动节点发来的分布式家乡代理服务器查询信息。上述查询方式中的具体交互流程和消息报文格式见8.3。2）DHoA地址申请
本方案中，MN需要向相关DHP甲请DHOA地址，此时MN需要进行对应的DHOA申请操作，具体消息格式见8.3，DHP会回复分配的地址信息供MN建立连接时使用。7.3CN设备技术要求
对通信对端节点的技术要求和功能要求同移动IPv6协议规定（IETFRFC3775)，支持对CoA地址绑定更新的处理，支持对移动节点关于路由优化或者隧道通信模式查询的处理等。在原有技术功能要求的基础上，如果采用向通信节点发送请求的方式来实现DHP状态信息查询，则需要CN支持对DHP的查询，见7.2.2。7.4DHP设备技术要求
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DHP为代理服务器，功能为HA的扩展，因此同时具备HA的基本功能和其他扩展功能。7.4.1基本功能技术要求
DHP作为分布式家乡代理服务器，首先具备普通家乡代理的基本功能，在移动IPv6中起到代理、处理绑定更新、转发数据等功能，见IETFRFC3775。7.4.2扩展功能技术要求
作为分布式的家乡代理服务器，DHP较之传统家乡代理而言有着其他扩展功能，主要内容如下：1）状态信息统计
为配合MN的DHP查询工作，DHP设备应实时统计、采集自身的信息，包括地址信息、负载信息、位置距离、处理能力等等，以便在MN进行查询时迅速做出响应。这里的距离指的是MN和CN之间的距离，根据不同路由协议，距离可用网络拓扑中的跳数、网络传输时延等具体参数来表征。
2）DHP信息查询响应
相对于7.2.2当中的DHP查询，DHP应该作出相关的响应，响应中应包含对应的状态信息，包括地址、负载情况、处理能力情况等等，以便于MN做出正确快速的选择。3）DHoA地址分配
相对于7.2.2当中的DHoA地址的申请操作，DHP应该及时作出响应，并通过特定地址分配算法或者自动分配方案生成所要求的DHoA地址，然后及时回复给MN。7.5其他设备技术要求
除上述设备要求以外，本技术报告中还引入了可能的路由设备（接入路由器）、DHCP服务器和DNS服务器等，对该类设备的要求见IETFRFC2460和IETFRFC2462。8消息格式定义
本方案中，多数若干设备需要完成一系列的交互，用来传递各种信息，以下各种消息均采用扩展标准ICMPv6报文来实现。
8.1MN和HA之间消息定义
MN和HA之间的消息主要包括当MN移动时发送的转交地址绑定更新消息（BU）和绑定确认消息（BA），本方案兼容标准的移动IPv6协议，上述消息见IETFRFC3775。8.2MN和CN之间消息定义
MN和CN之间主要包括MN当前CoA地址绑定更新更新消息（BU）和绑定确认消息（BA），本方案兼容标准移动IPv6协议，上述消息见IETFRFC3775。8.3DHP查询消息
DHP查询消息用于完成MN对DHP的查询与选择，本方案中提出了四种DHP查询方式，对应于不同的查询方式有以下消息交互：
8.3.1动态DHP发现查询/响应消息该方法可通过向对应网络发送DHP查询消息，请求DHP直接应答来实现。此过程类似于MIPv6中的“动态家乡代理地址发现机制”；采用这种方式进行DHP查询时，要求一个CN域内的所有DHP均能维护其他DHP的状态信息，即每个DHP上维护一个当前域内所有DHP的信息列表，供MN进行查询。具体操作时，MN首先通过DNS查询来获得CN域内的DHP的泛播地址，然后发送动态DHP发现查询消息至对应泛播地址。根据路由协议，在拓扑上距离移动节点最近的DHP收到这个请求报文，然后做出回复。回复消息中应包含当前CN域内所有DHP的状态信息，MN可根据此状态信息做出DHP选择，此方式为MN主动查询方式。1）DHP查询消息报文
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01234567890123456789012345678901类型
源地址：
标志符
校验和
发送这个消息的MN接口的IPv6地址目的地址：CN域内的DHP泛播地址跳数限制：255
认证头：如发送、接收端之间存在IP认证头的安全关联，发送端应包含这个头字段ICMP字段：
校验和
ICMP校验和。
没有使用这个字段。发送方必须把它初始化为0，接收方必须忽略它。2）DHP查询响应消息报文
01234567890123456789012345678901类型www.bzxz.net
标志符
保留·
DHP地址1·
负载情况
处理能力
DHP地址2.
DHP状态信息（同上）
校验和
与CN距离
源地址：发送这个消息DHP接口的IPv6地址目的地址：MN当前的IPv6地址
跳数限制：255
认证头：如发送、接收端之间存在IP认证头的安全关联，发送端应包含这个头字段ICMP字段：
校验和
ICMP校验和。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。