IPv6 패킷

홉-바이-홉 옵션 확장 헤더는 송신 노드와 수신 노드를 포함하여 패킷 경로상의 모든 노드가 검사하고 변경할 수 있다. (인증을 위해, 경로를 따라 변경될 수 있는 옵션 값은 무시된다.) 목적지 옵션 확장 헤더는 목적지 노드(들)만 검사하면 된다. 두 확장 헤더 모두 최소 8옥텟 크기이다. 해당 공간에 수용할 수 있는 것보다 많은 옵션이 있으면, 옵션과 패딩을 포함한 8옥텟 블록이 모든 옵션이 표현될 때까지 헤더에 반복적으로 추가된다.

다음 헤더: 8비트:다음 헤더의 유형을 지정한다.

헤더 확장 길이: 8비트:첫 8옥텟을 제외한 이 헤더의 길이를 8옥텟 단위로 표시.

옵션 및 패딩: 가변:하나 이상의 옵션과, 옵션을 정렬하고 전체 헤더 길이를 8옥텟의 배수로 만들기 위한 선택적 패딩 필드를 포함한다. 옵션은 TLV로 코딩된다.

라우팅 확장 헤더는 패킷을 목적지로 보내기 전에 하나 이상의 중간 노드로 유도하는 데 사용된다. 헤더는 최소 8옥텟 크기이며, 4옥텟에 수용할 수 있는 것보다 더 많은 유형별 데이터가 필요한 경우 모든 유형별 데이터가 배치될 때까지 8옥텟 블록이 헤더에 반복적으로 추가된다.^[1]

다음 헤더: 8비트:다음 헤더의 유형을 나타낸다.

헤더 확장 길이: 8비트:첫 8옥텟을 제외한 이 헤더의 길이를 8옥텟 단위로 표시.

라우팅 유형: 8비트:IANA가 할당한 0에서 255 사이의 값.^[13]

유형	상태	비고
0	폐기됨	라우팅 헤더 유형 0으로 인해 단순하면서도 효과적인 서비스 거부 공격이 가능해짐에 따라,[14] 이 헤더는 2007년에 폐기되었으며 호스트와 라우터는 이 헤더를 무시해야 한다.[15]
1	폐기됨	방위고등연구계획국(DARPA)이 자금을 지원한 Nimrod 프로젝트에 사용되었으며 2009년에 폐기되었다.[16]
2	허용됨	유형 0의 제한적 버전으로 모바일 IPv6에 사용되며, 이동 노드의 홈 주소를 담을 수 있다.
3	허용됨	저전력 및 손실 네트워크를 위한 RPL 소스 경로 헤더[17]
4	허용됨	세그먼트 라우팅 헤더(SRH).[18]
253	개인용	실제 구현이 아닌 테스트용으로 사용될 수 있음. RFC3692 방식 실험 1.[12]
254	개인용	실제 구현이 아닌 테스트용으로 사용될 수 있음. RFC3692 방식 실험 2.[12]

남은 세그먼트: 8비트:최종 목적지에 도달하기 위해 패킷이 방문해야 하는 남은 노드 수.

유형별 데이터: 가변:이 유형의 라우팅 헤더에 속하는 데이터.

경로 MTU보다 큰 패킷을 보내기 위해 송신 노드는 패킷을 조각(fragment)으로 나눈다. 단편화 확장 헤더는 원래의(단편화되지 않은) 패킷을 재조합하는 데 필요한 정보를 담고 있다.^[1]

다음 헤더: 8비트:다음 헤더의 유형을 식별한다.

예약됨: 8비트; 예약됨 == 0:모두 0으로 초기화됨.

단편 오프셋: 13비트:원래 패킷의 단편화 가능한 부분 시작점에 상대적인 오프셋(8옥텟 단위).

예약됨2 (Res): 2비트; Res == 0:예약됨; 0으로 초기화됨.

M 플래그 (M): 1비트:1은 더 많은 단편이 뒤따름을 의미, 0은 마지막 단편을 의미.

식별자: 32비트:송신 노드에 의해 생성된 패킷 식별 값. 원래 패킷의 재조합에 필요.

인증 헤더와 보안 페이로드 캡슐화는 IPsec의 일부이며 IPv6와 IPv4에서 동일하게 사용된다.^[19][20]

IPv6(및 IPv4)의 페이로드 길이 필드는 16비트 크기로, 페이로드에 대해 최대 65535 옥텟의 길이를 지정할 수 있다. 실제로 호스트는 패킷 단편화를 방지하기 위해 경로 MTU 탐색(송신자에서 수신자까지의 경로 중 최소 MTU를 산출)을 사용하여 최대 사용 가능 페이로드 길이를 결정한다. 대부분의 링크 계층 프로토콜은 MTU가 65535 옥텟보다 훨씬 작다.

 점보그램 § IPv6 점보그램 문서를 참고하십시오.

IPv6의 선택적 기능인 홉-바이-홉 옵션 확장 헤더의 점보 페이로드 옵션^[8]은 32비트 길이 필드를 사용하여 최대 4기가바이트에서 1옥텟을 뺀 크기(2³² − 1 = 4294967295 옥텟)의 페이로드를 가진 패킷을 교환할 수 있게 한다. 이러한 페이로드를 가진 패킷을 점보그램이라고 부른다.

TCP와 UDP 모두 16비트로 제한된 필드(길이, 긴급 데이터 포인터 등)를 포함하고 있으므로, IPv6 점보그램을 지원하려면 전송 계층 프로토콜 구현에 수정이 필요하다.^[8] 점보그램은 MTU가 65583 옥텟보다 큰 링크에서만 의미가 있다(페이로드 65535 옥텟 + 고정 헤더 40 옥텟 + 홉-바이-홉 확장 헤더 8 옥텟 이상). 65535 옥텟보다 큰 패킷을 처리할 수 있는 링크 계층 프로토콜은 거의 없다.

원래의 (더 큰) 패킷 중 첫 번째 단편을 포함하는 패킷은 다섯 부분으로 구성된다. 단편별 헤더(각 단편마다 반복적으로 사용되는 중요한 원본 헤더), 단편 오프셋이 0인 단편화 확장 헤더, 나머지 원본 확장 헤더들, 원본 상위 계층 헤더(또는 ESP 헤더), 그리고 원본 페이로드의 일부이다.^[1] 각 후속 패킷은 단편별 헤더, 단편화 확장 헤더, 그리고 단편 오프셋으로 식별되는 원본 페이로드의 일부로 구성된다.

단편별 헤더는 원본에 라우팅 또는 홉-바이-홉 확장 헤더가 포함되어 있는지에 따라 결정된다. 둘 다 없으면 단편별 부분은 고정 헤더뿐이다. 라우팅 확장 헤더가 있으면 단편별 헤더에는 고정 헤더와 라우팅 헤더까지의 모든 확장 헤더가 포함된다. 홉-바이-홉 확장 헤더가 있으면 단편별 헤더는 고정 헤더와 홉-바이-홉 확장 헤더만으로 구성된다.

어떤 경우든 단편별 부분의 마지막 헤더에는 다음 헤더 값이 44로 설정되어 단편화 확장 헤더가 뒤따름을 나타낸다. 각 단편화 확장 헤더의 M 플래그는 마지막 단편(0으로 설정)을 제외하고 모두 1(더 많은 단편이 뒤따름을 나타냄)로 설정된다. 각 단편의 길이는 마지막 단편을 제외하고는 모두 8옥텟의 배수이다.

단편별 헤더는 역사적으로 "단편화 불가능한 부분"이라 불렸으나, 이는 2014년 이전의 헤더 나머지 부분을 단편화할 가능성을 염두에 둔 표현이었다. 현재는 실제로 단편화할 수 있는 헤더는 없다.^[21]

원본 패킷은 수신 노드가 모든 단편을 수집하여 각 단편을 지시된 오프셋에 배치하고 단편을 나르던 단편화 확장 헤더를 폐기함으로써 재조합된다. 단편을 포함하는 패킷은 반드시 순서대로 도착할 필요는 없으며, 수신 노드에서 재정렬된다.

첫 번째 단편을 받은 후 60초 이내에 모든 단편이 수신되지 않으면 원본 패킷의 재조합은 포기되고 모든 단편은 폐기된다. (고정 헤더를 포함하는) 첫 번째 단편은 수신되었으나 다른 단편들이 누락된 경우, 단편화된 패킷을 보낸 노드로 시간 초과 메시지(ICMPv6 유형 3, 코드 1)가 반환된다.

재조합 노드가 다른 단편과 겹치는 단편을 감지하면 원본 패킷 재조합은 중단되고 모든 단편이 삭제된다. 노드는 선택적으로 동일한 단편의 중복본을 서로 겹치는 것으로 처리하는 대신 무시할 수 있다.^[1]

수신 호스트는 재조합 후 최대 1500바이트가 되는 단편화된 IP 데이터그램을 재조합하기 위해 최선을 다해야 한다. 호스트는 1500바이트보다 큰 단편화된 데이터그램을 재조합하려고 시도할 수 있으나, 재조합된 패킷이 1500바이트를 넘을 것이 명백해지면 패킷을 자동으로 폐기할 수 있다. 따라서 수신자가 그러한 대형 데이터그램을 재조합할 수 있다는 것을 알지 못하는 한, 송신자는 총 재조합 크기가 1500바이트를 넘는 단편화된 IP 데이터그램을 보내지 말아야 한다.

연구에 따르면 단편화를 사용하여 네트워크 보안 제어를 우회할 수 있음이 밝혀졌다. 그 결과, 2014년에 틈새 형태의 병리적 단편화 사례를 피하기 위해 첫 번째 단편을 넘어 IPv6 헤더 체인을 오버플로시키는 기존의 허용 방식이 금지되었다.^[21] 또한 Router Advertisement Guard 우회에 관한 연구 결과에 따라,^[22] 이웃 탐색 프로토콜과 함께 단편화를 사용하는 것은 폐기되었으며, Secure Neighbor Discovery(SEND)와 단편화를 함께 사용하는 것도 권장되지 않는다.^[23]