技术盛宴丨IPv6系列基础篇(下)——邻居发现协议NDP.doc

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1、通过上一期文章（IPv6基础篇（上）——地址与报文格式），相信大家对于IPv6的背景、地址和报文格式有了一定了解,接下来大家可能对于终端访问IPv6网络资源的过程原理更感兴趣。那么一个终端如果要访问IPv6的资源，关键的步骤是什么呢？当然是它需要一个IPv6的地址。那么这个地址又从何而来？是不是只能像IPv4一样手动配置或者通过DHCP服务器下发？其实不然，IPv6有更加简洁的地址分配方式，可以通过邻居发现协议实现IPv6地址的自动分配。并且IPv6邻居发现协议远不止这一项功能，这一期将对IPv6邻居发现协议做展开讲解。 NDP协议概述NDP（Neig

2、hborDiscoveryProtocol，邻居发现协议）是IPv6协议体系中一个重要的基础协议。通过使用ICMPv6报文实现以下丰富的功能：•无状态自动配置（简化版的DHCP）：路由器发现、前缀发现、参数发现；•重复地址检测（DAD），相当于IPv4的免费ARP；•地址解析，相当于IPv4的ARP；•邻居不可达检测（NUD）；•路由器重定向。 为NDP定义的ICMPv6消息ICMPv6（InternetControlMessageProtocolVersion6，互联网控制报文协议版本6）是IPv6的基础协议之一。ICMPv6的协议类型号（IPv6报

3、文中的NextHeader字段的值）为58。ICMPv6的报文格式图1所示： ▲图1:ICMPv6报文格式 报文中字段解释如下：•Type：表明消息的类型，0至127表示差错报文类型，128至255表示消息报文类型；•Code：表示此消息类型细分的类型；•Checksum：表示ICMPv6报文的校验和，校验的部分包括了ICMPv6数据和IPv6的报头部分（IPv6报头不含校验）；•Data：ICMPv6数据。ICMPv6消息类型中有5种是为了支持邻居发现协议而定义的，功能如图2描述： ▲图2:ICMPv6五种消息类型 无状态自动配置IPv6地址配置方式

4、IPv6地址有128位，即使有简化书写的方式，为主机配置IPv6地址也是一件工作量不小的活儿。IPv6地址除了手工配置外，还能够自动配置，自动配置有两种方式：•有状态自动配置主机通过配置协议（如DHCPv6）获取IPv6地址以及其他信息（如DNS）。状态化自动配置相比于手工配置工作效率要高得多，而相比于无状态自动配置来说更加可控，能够更加清晰地了解到主机及地址分配的相关信息。短板是需要额外部署应用服务器，如DHCPv6Server。•无状态自动配置相比于前者，无状态地址自动配置则显得更加便捷，IPv6终端使用无状态自动配置能够做到即插即用，无需部署额外

5、的应用服务器、无需使用DHCPv6。在IPv6路由器与IPv6主机之间，利用ICMPv6协议中的路由器请求消息RS（RouterSolicitation）和路由器通告RA（RouterAdvertisement）消息来完成无状态自动配置过程。主机通过RS消息发现链路上的IPv6路由器，而IPv6路由器通过RA消息向主机通告IPv6地址前缀信息，主机在收到IPv6前缀信息后，与自己的网卡接口ID一起构成128位的IPv6全局单播地址。 路由器通告消息•RA报文每台路由器以组播方式定时发送RA报文，用于在二层网络中通告自己的存在。RA报文中会带有网络前缀信

6、息，及另外的一些标志位信息。RA报文的Type字段值为134。•RS报文主机接入网络后希望尽快获取网络前缀进行通信，那么此时主机可以立刻发送RS报文，网络上的路由器将回应RA报文。RS报文的Tpye字段值为133。RA报文详解如图3所示： ▲图3:RA报文详解 RA报文中重要字段的解释：•ManagedAddressConfiguration（M比特）：默认为0。该标记指示主机该使用何种自动配置方式来获取IPv6单播地址。当M比特被设置为1时，收到该RA消息的主机将使用有状态配置协议（DHCPv6）来获取IPv6地址。•OtherConfigurati

7、on（O比特）：默认为0。该标记指示主机使用何种方式来配置除了IPv6地址外的其他配置信息（如DNS）。当O比特被设置为1，则收到该RA消息的主机将使用配置协议（DHCPv6）来获取除了IPv6地址以外的其他配置信息。通过M和O比特位的组合，我们可以更清楚地看到终端获取地址和其他配置信息的方式。下面是关于M及O比特的组合：•M=0，O=0应用于没有DHCPv6服务器的环境。主机使用RA消息中的前缀构造IPv6单播地址，同时使用其他方法（非DHCPv6），例如手工配置的方法设置其他配置信息（如DNS）。•M=1，O=1主机使用DHCPv6来配置IPv6单

8、播地址以及其他配置信息。这种应用也称为DHCPv6Stateful。•M=0，O=1主机使用R