闲谈IPv6-没有选项胜有选项的TLV

皮鞋湿了，只要是温州的，虽湿而不胖。

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IPv6协议头固定，并且非常简单，去掉了IPv6的选项字段，把变长头部统改成了定长。这有什么益处就不多说了，肯定百分百地是提升了处理效率。然而，这里我要说的是，在获得这些收益的同时，其实并没有付出任何代价！

这也就是说，IPv4的设计在某种意义上是错误的设计！不过呢，也不必因为我这句话而大跌眼镜，进化嘛，缺陷总是有的。

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我们乍看IPv6，好像是缺失了options选项，这是不是意味着它和IPv4相比，功能弱化了很多呢？非也！

相反，IPv6强化了很多。看似矛盾的两个IP版本，其实并不矛盾！

IPv6并不是简单地说一句 “不支持选项了” ，它的意思实际上是在说， “IPv6可以无限支持选项！” 它之所以把IP选项从IP头里面剥离开来，其实是想更好地去处理选项，不然，最多40字节的选项实在是太鸡肋了，脱离IP头部而自立门户显然是一个更好的选择。

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链式协议头

为了处理这些少到无，多到无穷尽的 选项 ，IPv6采用了链式处理。如果可能，则将每一个选项逻辑都单列为一个 上层协议 ，以next header来标识，这便为IPv6的扩展提供了无限的可能。比如下面的链式处理：

我们看一下IPv4的情况：

TLV结构

也许是我接触TLV之前没有接触过其它什么其它的表示型语法，但我就是喜欢TLV，相反，我讨厌json，XML，HTML这些。

我并不怎么懂编程，也不懂什么编程语言，加上我感兴趣的最初的网络协议也都不是用于表示内容的，而是仅仅规定格式的，所以，我第一次接触TLV是很晚了，大概是在2010年左右，我当时在做X.509证书的相关工作，涉及到ASN.1编码。

第一次接触TLV，我感觉这太棒了！它像是一个俄罗斯套娃，竟然可以上下无限扩展，使我可以开心颜！简直太棒了！

说了这么多，其实我想说，IPv6的诸多options扩展头，都是采用了TLV的编码格式。

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我们看看 HAO扩展，大概就是Home Address Option的缩写，它其实就是一个IPv6地址，代表在移动IP中的 家乡IPv6地址 的概念。它就是一个TLV结构表示的结构体：

/*
 *  home address option in destination options header
 */

struct ipv6_destopt_hao {
    __u8            type;
    __u8            length;
    struct in6_addr     addr;
} __attribute__((packed));

它被封装在了一个叫做ipv6_destopt_hdr的扩展头里：

struct ipv6_opt_hdr {
    __u8        nexthdr;
    __u8        hdrlen;
    /*
     * TLV encoded option data follows.
     */
} __attribute__((packed));  /* required for some archs */

#define ipv6_destopt_hdr ipv6_opt_hdr

在IPv6里，ipv6_destopt_hdr这个扩展选项头的协议号(***记住，在IP看来，它是一个“上层协议”***)是60：

#define IPPROTO_DSTOPTS     60  /* IPv6 destination options */

因此，假设一个节点的Home地址是240e:111::123，其转交地址care-of为2007:111::123，那么它发往2009:111::123的TCP封包就应该是：

hop-by-hop 与TLV

事实上，你可以在任何支持TLV的扩展头里去拼装任何的TLV，关于该TLV的解释，你只需要自行实现一个回调函数即可。

这里要提到的就是 逐跳头 。

IPv6的逐跳头，意思是说， 每一个经由的路由器都要去解析这个头部所包含的每一个选项。 这个是协议层面的实现决定的，如果你的实现中没有显式解析这个头部的选项，那就意味着你没有完备实现IPv6协议，看起来很死板，不是吗？但是逐跳头对其包含的选项的解释确实灵活多变的。

逐跳头包含一系列的TLV选项，一个或者多个。每一个TLV选项都有一个特定的处理方式， 包括但不限于：

• 直接处理，更新协议栈数据结构。
• 将数据交由应用层去处理

无论如何，协议栈必须对逐跳头有所反应，也就是说，如果这个逐跳头是错误的，有问题的，那么就必须要返回错误。

你想特殊处理逐跳头吗？

你想添加新的逐跳选项么？简单注册一个TLV处理函数即可！

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我们来看一下Linux内核是如何处理逐跳头的，首先在ipv6_rcv中，显式处理逐跳头：

    if (hdr->nexthdr == NEXTHDR_HOP) {
        if (ipv6_parse_hopopts(skb) < 0) {
            IP6_INC_STATS_BH(net, idev, IPSTATS_MIB_INHDRERRORS);
            rcu_read_unlock();
            return NET_RX_DROP;
        }
    }

这就是显式调用。

其中ipv6_parse_hopopts完成了一切。在该函数中，内部调用ip6_parse_tlv函数：

在一个循环解析中，调用可能的func回调函数！

反正就是说，只要数据包到达，并且其中有逐跳头，那你就必须去处理它，至于说怎么处理，标准就不管了。虽然标准不管，我们还是可以理解一个应用，那就是资源预留，即RSVP运行的场景。

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年华如沙在指隙间悄然流逝，点点散落在未明的尘世。看不透的世事，道不明的情愁，缘梦恋尘尽成灰，浮华如斯东逝水。 ​​​

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。