Иногда удаленные поля заголовка могут понадобиться, поэтому в протоколе IPv6 была представлена новая концепция необязательного расширения заголовка (extension header). С его помощью можно добавить дополнительную информацию, при этом она эффективно закодирована. На сегодня определены шесть типов таких заголовков (илл. 5.58). Все они необязательны, но если их два и более, то они должны идти сразу за фиксированным заголовком, желательно в указанном порядке.

У одних заголовков формат фиксированный, другие могут содержать разное количество полей переменной длины. Для них каждый пункт кодируется в виде набора взаимосвязанных величин (тип, длина, значение). Поле Type представляет собой однобайтное поле, обозначающее опцию. Первые два бита указывают маршрутизаторам, которые не знают, как ее обрабатывать. Возможны четыре варианта действий: пропустить опцию, игнорировать пакет, игнорировать пакет и отправить обратно ICMP-пакет, а в случае многоадресной рассылки — игнорировать пакет, но не отвечать ICMP-пакетом (чтобы один неверный пакет не породил миллионы ICMP-донесений).

Поле Length (Длина) также имеет размер 1 байт. Оно сообщает, насколько велико значение (от 0 до 255 байт). Поле Value (Значение) содержит необходимую информацию размером до 255 байт.

Заголовок расширения

Описание

Hop-by-hop options

Разнообразная информация для маршрутизаторов

Destination options

Дополнительная информация для получателя

Routing

Частичный список транзитных маршрутизаторов на пути пакета

Fragment

Управление фрагментами дейтаграмм

Authentication

Проверка подлинности отправителя

Encrypted security payload

Информация о зашифрованном содержимом

Илл. 5.58. Заголовки расширения IPv6

Заголовок Hop-by-hop options (Опции переходов) содержит информацию, которая должна исследоваться маршрутизаторами на протяжении всего пути следования пакета. На данный момент определен один вариант его использования: поддержка дейтаграмм, превышающих 64 Кбайт. Формат заголовка показан на илл. 5.59. При этом полю Payload length в фиксированном заголовке присваивается значение 0.

Илл. 5.59. Заголовок Hop-by-hop options для крупных дейтаграмм (джамбограмм)

Как и все заголовки расширений, он начинается с байта, означающего тип следующего заголовка. Следующий байт содержит длину заголовка Hop-by-hop options в байтах, не считая первых 8 байт, которые являются обязательными. С этого начинаются все расширения.

Следующие 2 байта указывают, что данная опция несет информацию о размере дейтаграммы (код 194) в виде 4-байтного числа. Последние 4 байта содержат размер. Размеры меньше 65 536 не допускаются, так как могут привести к тому, что первый же маршрутизатор проигнорирует данный пакет и отправит ICMP-сообщение. Дейтаграммы с такими заголовками расширений называются джамбограммами (jumbograms). Джамбограммы нужны для суперкомпьютерных приложений, передающих по интернету гигабайты данных.

Заголовок Destination options (Опции адресата) предназначен для полей, которые должны интерпретироваться только хостом-получателем. В изначальной версии IPv6 задавались только «нулевые» опции для дополнения этого заголовка до кратности 8 байтам, и сам заголовок не использовался. Это делалось, чтобы новое программное обеспечение маршрутизаторов и хостов могло их обработать, если кто-нибудь подумает об опциях адресата в будущем.

Заголовок Routing (Маршрутизация) содержит информацию об одном или нескольких маршрутизаторах, которые следует посетить на пути к получателю. Это весьма напоминает свободную маршрутизацию IPv4, так как перечисленные маршрутизаторы должны быть пройдены строго по порядку, а остальные посещаются попутно. Формат заголовка Routing показан на илл. 5.60.

Илл. 5.60. Заголовок расширения Routing

Первые четыре байта заголовка Routing содержат четыре однобайтных целых числа. Поля Next header и Header extension length (Длина расширения заголовка) были описаны ранее. В поле Routing type (Тип маршрутизации) описывается формат оставшейся части заголовка. Если он равен 0, это означает, что далее следует зарезервированное 32-разрядное слово, а за ним — некоторое число адресов IPv6. Возможно в будущем по мере необходимости станут разрабатываться новые поля. Наконец, в поле Segments left (Число оставшихся сегментов) указывается, сколько адресов из списка еще нужно посетить. Его значение уменьшается при прохождении каждого адреса. Когда оно достигает нуля, пакет оставляется на произвол судьбы — без дальнейших указаний относительно его пути. Обычно к этому моменту он уже находится близко к получателю, и оптимальный маршрут очевиден.

Заголовок Fragment (Фрагмент) решает проблему фрагментации способом, схожим с протоколом IPv4. Он содержит идентификатор дейтаграммы, номер фрагмента и бит, информирующий о том, является ли этот фрагмент последним. В отличие от IPv4, в протоколе IPv6 фрагментировать пакет может только хост-источник. Маршрутизаторы фрагментировать пересылаемые пакеты не могут. Хотя это изменение можно считать отказом от оригинальной философии IP, оно вполне в духе современного применения IPv4. Вдобавок оно упрощает и ускоряет работу маршрутизаторов. Как уже было сказано, маршрутизатор отвергает слишком большие пакеты, отправляя в ответ ICMP-пакет, указывающий хосту-источнику на необходимость заново передать пакет, разделив его на меньшие фрагменты.

Заголовок Authentication (Аутентификация) предоставляет механизм подтверждения подлинности отправителя пакета. Заголовок Encrypted security payload (Шифрование пользовательских данных) обеспечивает конфиденциальность: прочесть содержимое пакета сможет только тот, для кого он предназначен. Для выполнения этих задач в заголовках используются криптографические методы, которые будут рассмотрены в главе 8.

Полемика

С учетом открытости, с которой разрабатывался протокол IPv6, а также убежденности большого количества разработчиков в собственной правоте неудивительно, что многие решения принимались в условиях весьма жарких дискуссий. О некоторых из них будет рассказано ниже. Все жуткие подробности вы найдете в соответствующих RFC.