目前随着云计算、物联网、移动互联网、等智能网络等急速发展，以及语音、数据、图像、视频、多媒体等新业务的不断呈现，当前使用的网际协议版本4-IPV4出现空间地址短缺、路由表膨胀，以及缺乏对移动网络服务质量的支持等一系列问题。CIDR(无类域间的路由)、VLSM(可变长子网掩码)、NAT(网络地址转换)技术只能缓解IP地址耗尽的时间，但不能从根本上解决IP地址枯竭的问题。
下一代网际协议版本6-IPV6用于替代IPv4的下一代IP协议，拥有128位地址长度，长于IPv4的32位，IPv6可以提供2^128-1个地址数量，按照IPv6的地址空间设想思想，地球上每一粒沙子都可以被分配一个IP地址，完全可以从根本上解决IP地址短缺的问题。
下面分别介绍一下IPv4和IPv6报文头字段信息。
IPv4报文格式
IPv4报文
Version
IP 版本号，4 比特位长度，IPv4对应的二进制是 0100。
IHL(Internet Header Length)
IP包头长度， 4 比特位长度，表示 IP 报头的长度。单位为32bit（4个字节），比如最长为“1111”，即15*4＝60个字节。
Type of Service
服务类型，8比特位长度，主要用途是对等待通过路由器的数据报区分优先级，而目前大多数 IP 实现是把这个字段全填为 0。
Total Length
IP包总长， 16 比特位长度，表示 IP 数据报的长度，单位是字节，最大表示65535字节。
Identification
标识符， 16 比特位长度，该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用，对较大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。
Flags
标记，3比特位长度，这个字段表示分段可能性。第 1 位未使用，其值应该为 0。第 2 位称为 DF（Don’t Fragment），表示是否允许分段，0 表示允许，1 表示不允许。第 3 位是 MF（More Fragments），表示是否还有分段正在传输，设置为 0 时表示没有更多分段需要发送，或是数据报根本没有分段。
Fragment Offset
片偏移，13 比特位长度，表示该IP包在该组分片包中位置，接收端靠此来组装还原IP包。
Time To Live (TTL)
生存时间，8 比特位长度，这个字段表示数据报在被抛弃之前能保留的时间（以秒为单位）或路由器跳数。当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。
Protocol
协议，8比特位长度，标识接收数据载荷的协议：1 ICMP；2 IGMP；6 TCP；17 UDP；88 IGRP；89 OSPF。
Header Checksum
头部校验，16比特位长度，用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。
Source IP Addresses
起源地址，32比特位长度，标识了IP包的起源地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。
Destination IP Addresses
目标地址，32比特位长度，标识了IP包的目的地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。
IP Options
可选项，可变长长度，字段属于可选项，主要用于测试，由起源设备根据需要改写。
Padding
填充字段，可变长度。IP 选项字段的长度不是固定的。填充字段可以提供一些额外的 0，从而保证整个报头的长度是 32 位的整倍数。
IPv6报文格式
IPv4报文
Version
版本，4比特位长度，IPv6对应的二进制是 0110。
Traffic Class
流量分类，8比特位长度，指示IPv6数据流通信类别或优先级，类似于IPv4中的服务类型字段Type of Service。
Flow Label
流标签，20比特位长度，用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文。转发路径上的路由器可以根据流标签来区分流并进行处理。由于流标签在IPv6报文头中携带，转发路由器可以不必根据报文内容来识别不同的流，目的节点也同样可以根据流标签识别流，同时由于流标签在报文头中，因此使用IPSec后仍然可以根据流标签进行QoS处理。
Payload Length
载荷长度，16位特位长度，表示IPv6报文中负载的长度，即报文基本头以后部分的长度，而不是整个IPv6数据报文的长度。
Next Header
下一个首部，8比特位长度，用来标识当前头（基本头或扩展头）后下一个头的类型，与IPV4包中的协议字段Protocol类似。
Hop Limit
跳数限制，8比特位长度，指示在路由器之间的转发次数来限定IPv6报文的生命周期。每经过路由器一次转发，该字段减1，减到0时就把这个包丢弃。与IPv4的生存时间字段Time To Live类似。
Source Address
源地址，128比特位长，与IPv4中的源IP地址作用一样。
Destination Address
目标地址，128比特位长，与IPv4中的目标IP地址作用一样。
Possible Extension Heade
报文扩展头，IPv6基本头后面可以有0到多个扩展头，值0-逐跳选项头；60-目的选项头；43-路由头；44-分片头；51-验证头（AH头）；50-封装安全载荷头（ESP头）。
IPV6与IPV4比较1、IPv6支持一个主首部与0~n个扩展首部，这样做可以让数据报文的结构更清晰，层次化更明显，也可在IPv6的报文中存放更多的信息。
2、IPv6的首部中保留了数据转发所必须的重要信息，删除了IPv4中定义的几个字段，一些字段被放到IPv6的扩展首部中，减少IPv6首部的长度，提高报文效率。
3、IPv6中增加扩展部分，高层的协议与IPv6的主首部进行了分离，所以对高层协议的错误校验就被删除，减少了校验时间，提高报文转发效率。
,
