IPv6包結構
IPv6包由IPv6包頭、擴展包頭和上層協議數據單元三部分組成，見圖1。
圖1、IPv6包結構
2）目的地選項包頭 3）路由包頭 4）分段包頭 5）認證包頭 6）ESP協議包頭
·IPv6包頭
40字節固定長度，在本文的稍後部分將有詳細論述。
·擴展包頭
IPv6包頭設計中對原IPv4包頭所做的一項重要改進就是將所有可選字段移出IPv6包頭，置於擴展頭中。由於大多數IPv6擴展頭不受中轉路由器檢查，因此改進後的IPv6包頭可以提高路由器轉發效率。
IPv6擴展頭可以沒有，也可以有一個或多個。IPv6所做的另一個改進之處是：與IPv4選項不同，IPv6擴展頭長度不固定，便於日後擴充新增選項，這一特徵加上選項的處理方式使得IPv6選項能得以真正的利用。
·上層協議數據單元（PDU）
PDU由傳輸頭及其負載（如ICMPv6消息、或UDP消息等）組成。而IPv6包有效負載則包括IPv6擴展頭和PDU，通常所能允許的最大字節數爲65，535字節，大於該字節數的負載可通過使用擴展頭中的Jumbo Payload選項進行發送。
IPv6包頭
圖2、IPv6包頭格式
IPv6包頭長度固定爲40字節，去掉了IPv4中一切可選項，只包括8個必要的字段，因此儘管IPv6地址長度爲IPv4的四倍，IPv6包頭長度僅爲IPv4包頭長度的兩倍。
Version（版本號）：4位，IP協議版本號，值 = 6。
Traffice Class（通信類別）：8位，指示IPv6數據流通信類別或優先級。功能類似於IPv4的服務類型（TOS）字段。
Flow Label（流標記）：20位，IPv6新增字段，標記需要IPv6路由器特殊處理的數據流。該字段用於某些對連接的服務質量有特殊要求的通信，諸如音頻或視頻等實時數據傳輸。在IPv6中，同一信源和信宿之間可以有多種不同的數據流，彼此之間以非“0”流標記區分。如果不要求路由器做特殊處理，則該字段值置爲“0”。
Payload Length（負載長度）：16位負載長度。負載長度包括擴展頭和上層PDU，16位最多可表示65，535字節負載長度。超過這一字節數的負載，該字段值置爲“0”，使用擴展頭逐個跳段（Hop-by-Hop）選項中的巨量負載（Jumbo Payload）選項。
Next Header（下一包頭）：8位，識別緊跟IPv6頭後的包頭類型，如擴展頭（有的話）或某個傳輸層協議頭（諸如TCP，UDP或着ICMPv6）。
Hop Limit（跳段數限制）：8位，類似於IPv4的TTL（生命期）字段。與IPv4用時間來限定包的生命期不同，IPv6用包在路由器之間的轉發次數來限定包的生命期。包每經過一次轉發，該字段減1，減到0時就把這個包丟棄。
Source Address（源地址）：128位，發送方主機地址。
Destination Address（目的地址）：128位，在大多數情況下，目的地址即信宿地址。但如果存在路由擴展頭的話，目的地址可能是發送方路由表中下一個路由器接口。
附：常用的Next Header 字段值表
IPv6擴展包頭
IPv6將所有的可選項都移出IPv6包頭，置於擴展頭中。由於除Hop-by-Hop選項擴展頭外，其他擴展頭不受中轉路由器檢查或處理，這樣就能提高路由器處理包含選項的IPv6分組的性能。
通常，一個典型的IPv6包，沒有擴展頭。僅當需要路由器或目的節點做某些特殊處理時，才由發送方添加一個或多個擴展頭。與IPv4不同，IPv6擴展頭長度任意，不受40字節限制，但是爲了提高處理選項頭和傳輸層協議的性能，擴展頭總是8字節長度的整數倍。
目前，RFC 2460中定義了以下6個IPv6擴展頭：Hop-by-Hop（逐個跳段）選項包頭、目的地選項包頭、路由包頭、分段包頭、認證包頭和ESP協議包頭。
1）Hop-by-Hop選項包頭
包含分組傳送過程中，每個路由器都必須檢查和處理的特殊參數選項。
Hop-by-Hop選項包頭中的選項描述一個分組的某些特性或用於提供填充。這些選項有：
·Pad1選項（選項類型爲0），填充單字節。
·PadN選項（選項類型爲1），填充2個以上字節。
·Jumbo Payload選項（選項類型爲194），用於傳送超大分組。使用Jumbo Payload選項，分組有效載荷長度最大可達4,294,967,295字節。負載長度超過65,535字節的IPv6包稱爲“超大包”。
·路由器警告選項（選項類型爲5），提醒路由器分組內容需要做特殊處理。路由器警告選項用於組播收聽者發現和RSVP（資源預定）協議。
需要被中間目的地或最終目的地檢查的信息。有兩種用法：
·如果存在路由擴展頭，則每一箇中轉路由器都要處理這些選項。
·如果沒有路由擴展頭，則只有最終目的節點需要處理這些選項。
類似於IPv4的鬆散源路由。IPv6的源節點可以利用路由擴展包頭指定一個鬆散源路由，即分組從信源到信宿需要經過的中轉路由器列表。
提供分段和重裝服務。當分組大於鏈路最大傳輸單元（MTU）時，源節點負責對分組進行分段，並在分段擴展包頭中提供重裝信息。
IPv6包的不可分段部分包括：IPv6包頭、Hop-by-Hop選項包頭、目的地選項包頭（適用於中轉路由器）和路由包頭。IPv6包的可分段部分包括：認證包頭、ESP協議包頭、目的地選項包頭（適用於最終目的地）和上層協議數據單元PDU。
注：a、在IPv6中，只有源節點才能對負載進行分段。 b、IPv6超大包不能使用該項服務。
提供數據源認證、數據完整性檢查和反重播保護。認證包頭不提供數據加密服務，需要加密服務的數據包，可以結合使用ESP協議。
提供加密服務。