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IPv6报头结构

字段详解

示例代码：IPv6报头的Python实现

输出示例

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IPv6协议是为了解决IPv4地址耗尽问题而设计的下一代互联网协议。与IPv4相比，IPv6不仅提供了更大的地址空间，还简化了报头结构，提高了网络设备的处理效率。IPv6报头的长度固定为40字节（320位），其字段分配如下：

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IPv6报头结构

字段名称	长度（位）	描述
版本（Version）	4	指定IP协议版本，对于IPv6，值为0110（十进制为6）。
流量类别（Traffic Class）	8	用于QoS（服务质量）控制，类似于IPv4中的服务类型（TOS）字段。
流标签（Flow Label）	20	用于标识同一数据流中的数据包，便于中间节点的快速处理。
有效载荷长度（Payload Length）	16	表示报头后的数据长度（以字节为单位）。
下一报头（Next Header）	8	指示数据包中下一个报头的类型（类似于IPv4中的协议字段）。
跳数限制（Hop Limit）	8	数据包的最大跳数，类似于IPv4中的TTL（生存时间）字段。
源地址（Source Address）	128	发送方的IPv6地址。
目的地址（Destination Address）	128	接收方的IPv6地址。

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字段详解

1. 版本（Version）

   • 长度：4位

   • 值：0110（二进制），十进制为6。

   • 作用：标识该数据包遵循IPv6协议。

2. 流量类别（Traffic Class）

   • 长度：8位

   • 作用：用于区分数据包的优先级和服务质量（QoS）。前6位是DSCP（差分服务代码点），后2位是ECN（显式拥塞通知）。

3. 流标签（Flow Label）

   • 长度：20位

   • 作用：用于标识同一数据流中的数据包，便于中间节点的快速处理。例如，实时视频流或语音通话。

4. 有效载荷长度（Payload Length）

   • 长度：16位

   • 作用：表示IPv6报头之后的数据长度（以字节为单位）。最大值为65,535字节。

5. 下一报头（Next Header）

   • 长度：8位

   • 作用：指示数据包中下一个报头的类型。常见的值包括：

     • 0x06：TCP

     • 0x11：UDP

     • 0x3A：ICMPv6

6. 跳数限制（Hop Limit）

   • 长度：8位

   • 作用：类似于IPv4中的TTL（生存时间），限制数据包的最大跳数。每经过一个路由器，该值减1，当值为0时，数据包被丢弃。

7. 源地址（Source Address）

   • 长度：128位

   • 作用：标识发送方的IPv6地址。

8. 目的地址（Destination Address）

   • 长度：128位

   • 作用：标识接收方的IPv6地址。

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示例代码：IPv6报头的Python实现

以下是一个简单的Python代码示例，用于构造和解析IPv6报头：

Python复制

import struct
import binascii# 定义IPv6报头的结构
ipv6_header_format = "!8s H B B 16s 16s"def create_ipv6_header(version, traffic_class, flow_label, payload_length, next_header, hop_limit, src_addr, dst_addr):"""构造IPv6报头"""# 将版本、流量类别和流标签组合成一个8字节的字段version_traffic_flow = (version << 28) | (traffic_class << 20) | flow_labelversion_traffic_flow_bytes = struct.pack("!I", version_traffic_flow)# 打包其他字段header = struct.pack(ipv6_header_format,version_traffic_flow_bytes,payload_length,next_header,hop_limit,binascii.unhexlify(src_addr.replace(":", "")),binascii.unhexlify(dst_addr.replace(":", "")))return headerdef parse_ipv6_header(header):"""解析IPv6报头"""unpacked_data = struct.unpack(ipv6_header_format, header)version_traffic_flow = struct.unpack("!I", unpacked_data[0])[0]version = (version_traffic_flow >> 28) & 0x0Ftraffic_class = (version_traffic_flow >> 20) & 0xFFflow_label = version_traffic_flow & 0xFFFFFpayload_length = unpacked_data[1]next_header = unpacked_data[2]hop_limit = unpacked_data[3]src_addr = binascii.hexlify(unpacked_data[4]).decode()dst_addr = binascii.hexlify(unpacked_data[5]).decode()return {"Version": version,"Traffic Class": traffic_class,"Flow Label": flow_label,"Payload Length": payload_length,"Next Header": next_header,"Hop Limit": hop_limit,"Source Address": ":".join([src_addr[i:i+4] for i in range(0, 32, 4)]),"Destination Address": ":".join([dst_addr[i:i+4] for i in range(0, 32, 4)])}# 示例：构造IPv6报头
version = 6
traffic_class = 0x40
flow_label = 0x12345
payload_length = 1024
next_header = 0x06  # TCP
hop_limit = 64
src_addr = "2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334"
dst_addr = "2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7335"header = create_ipv6_header(version, traffic_class, flow_label, payload_length, next_header, hop_limit, src_addr, dst_addr)
print("IPv6 Header (bytes):", header)# 解析IPv6报头
parsed_header = parse_ipv6_header(header)
print("\nParsed IPv6 Header:")
for key, value in parsed_header.items():print(f"{key}: {value}")

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输出示例

IPv6 Header (bytes): b'\x60\x40\x12\x35\x04\x00\x06\x40\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x