一、Link-Local Address的生成方式

生成“鏈路本地地址”，有2種方式：

• 手動配置
• 自動配置

其中“自動配置”根據(jù)算法，又分為：

• eui64：根據(jù)mac地址換算而來
• stable_secret：跟隨網(wǎng)絡環(huán)境的變化而變化，處于固定網(wǎng)絡環(huán)境時其值將固定
• random：隨機生成

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二、Global Address的生成方式

生成“全球單播地址”(或者“唯一本地地址”)，有2種方式：

• 手動配置
• 自動配置

其中“自動配置”根據(jù)獲取方式，又分為

• 無狀態(tài)(Stateless)：根據(jù)路由通告報文RA(Router Advertisement)包含的prefix前綴信息自動配置IPv6地址，組成方式是Prefix + (EUI64 or 隨機)。Stateless也可以稱為SLAAC(Stateless address autoconfiguration)
• 有狀態(tài)(Stateful)：通過DHCPv6方式獲得IPv6地址

其中“有狀態(tài)”又分為2種：

• 有狀態(tài)DHCPv6(Stateful DHCPv6)：IPv6地址、其他參數(shù)(如DNS)均通過DHCPv6獲取
• 無狀態(tài)DHCPv6(Stateless DHCPv6)：IPv6地址依然通過路由通告RA方式生成，其他參數(shù)(如DNS)通過DHCPv6獲取

為了避免混淆，在此解釋下有狀態(tài)、無狀態(tài)到底是什么意思：首先，請明確一點，有狀態(tài)、無狀態(tài)僅針對于IPv6地址分配方式，并不包含其他參數(shù)

• 有狀態(tài)：可控、可管理。在網(wǎng)絡中存在一個IP地址管理者，它能夠識別客戶端，根據(jù)不同的客戶端，分配對應的IPv6地址，客戶端與服務端之間需要維護IP地址的租期及續(xù)約。目前實現(xiàn)這種效果的，就是DHCPv6協(xié)議，IP地址管理者就是DHCPv6 Server
• 無狀態(tài)：不可控、難管理。在網(wǎng)絡中只有網(wǎng)關，沒有IP地址管理者。因此無人去識別客戶端，每個客戶端根據(jù)網(wǎng)關發(fā)送的相同的RA報文內(nèi)容，自行配置IPv6地址

三、RA報文中3個關鍵的Flag

RA報文中存在3個關鍵的flag bit：

(1) Autonomous flag(簡稱A flag)：表示是否配置無狀態(tài)IP。在一個RA報文中，可存在多個prefix，比如2401::/64、2402::/64、2403::/64，每個prefix都可以獨立配置A flag

• 為on時(對應bit位為1)：表示客戶端應當在該prefix范圍內(nèi)自動生成IPv6地址(客戶端通過DAD自行保證地址可用)，并配置子網(wǎng)路由條目、網(wǎng)關  
• 為off時(對應bit位為0)：表示客戶端不應當在該prefix范圍內(nèi)自動生成IPv6地址，但是可以配置子網(wǎng)路由條目、網(wǎng)關

(2) Managed flag(簡稱M flag)：表示是否配置有狀態(tài)IP。M flag是RA報文的全局參數(shù)，一個RA報文只有一個M flag

• 為on時(對應bit位為1)：表示在stateless流程結束后開始stateful流程，也就是告訴客戶端可以通過DHCPv6來獲得IPv6地址和其他參數(shù)(如DNS列表)  
• 為off時(對應bit位為0)：表示不通過DHCPv6來獲得IPv6地址。

(3) Other flag(簡稱O flag)：表示是否通過DHCPv6獲得除IP以外的其他參數(shù)(如DNS列表)。O flag也是RA報文中的全局參數(shù)，一個RA報文只有一個O flag。注意：僅當M flag為off時，該參數(shù)才會被讀取。

• 為on時(對應bit位為1)：當M flag為on，或者M flag為off且至少有一個A flag為on時，將通過DHCPv6獲得其他參數(shù)
• 為off時(對應bit位為0)：當M flag為on時，依然將通過DHCPv6獲得其他參數(shù);當M flag也為off時，將不通過DHCPv6獲得其他參數(shù)

四、流程示意圖

無狀態(tài)和有狀態(tài)并不是相互對立的，他們可以同時存在，也就是一張網(wǎng)卡上可以同時出現(xiàn)通過RA生成的IP以及通過DHCPv6獲得的IP。通過下面這張筆者繪制的流程圖可知曉其中奧秘。

從圖中可以看到，順序為：

• Stateless自動配置“鏈路本地地址”
• Stateless自動配置“全球地址”(或“唯一本地地址”)
• Stateful自動配置“全球地址”(或“唯一本地地址”)和其他參數(shù)，其中Stateful階段中存在Stateful DHCPv6或Stateless DHCPv6

注意：部分客戶端操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡管理器當Stateless階段沒有收到RA報文后，就到此結束，不會走Stateful階段，比如CentOS 7、Ubuntu 17的默認邏輯都是這樣，而windows server 2012就會繼續(xù)走Stateful階段。

五、測試獲得IP效果

測試環(huán)境：客戶端基于CentOS 7+NetworkManager(即系統(tǒng)默認的網(wǎng)絡管理方式)進行測試：

• 網(wǎng)關會發(fā)送RA報文，包含一個prefix
• DHCPv6 Server會分配IP、DNS

測試內(nèi)容：測試M、O、A flag在所有排列組合的情況下：

• 客戶端是否會通過RA報文配置無狀態(tài)IP
• 客戶端是否會通過RA報文配置prefix子網(wǎng)路由
• 客戶端是否會通過RA報文配置gateway
• 客戶端是否會通過DHCPv6獲得有狀態(tài)IP
• 客戶端是否會通過DHCPv6獲得DNS

測試結果：

六、應用場景(選擇無狀態(tài)還是有狀態(tài))

何時采用無狀態(tài)、何時采用有狀態(tài)，關鍵看應用場景。核心在于是否需要控制IP地址，比如保持IP不變，如果需要控制，就采用有狀態(tài);如果無需控制，就采用無狀態(tài)。

• 服務端領域：如對外提供服務，通常需要采用有狀態(tài)IP。因為業(yè)務IP的突然變化容易導致業(yè)務中斷(除非做好服務發(fā)現(xiàn)) 
• 客戶端領域：如移動設備、辦公室內(nèi)PC機，只需要上IPv6互聯(lián)網(wǎng)，并不需要對外提供服務，可以采用無狀態(tài)IP