一、IPv6基礎(chǔ)

IPv6(Internet Protocol Version 6，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 6)是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的第二代標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也被稱為 IPng(IP Next Generation，下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)，它是 IETF(Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)設(shè)計(jì)的一套規(guī)范，是 IPv4 的升級版本。IPv6 和 IPv4 之間最顯著的區(qū)別為：IP地址的長度從 32 比特增加到 128 比特。

二、IPv6報(bào)文和IPv4報(bào)文對比

IPv6報(bào)文更加簡潔

三、IPv6 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議介紹

IPv6 鄰居發(fā)現(xiàn)(Neighbor Discovery，ND)協(xié)議使用五種類型的 ICMPv6 消息，實(shí)現(xiàn)下面一些功能：地址解析、驗(yàn)證鄰居是否可達(dá)、重復(fù)地址檢測、路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)、地址自動配置和重定向等功能。

1. 地址解析

獲取同一鏈路上鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址(與IPv4 的ARP功能相同)，通過鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA實(shí)現(xiàn)。

• 節(jié)點(diǎn) A 以組播方式發(fā)送 NS 消息。NS 消息的源地址是節(jié)點(diǎn) A 的接口 IPv6 地址，目的地址是節(jié)點(diǎn) B 的請求節(jié)點(diǎn)組播地址，消息內(nèi)容中包含了節(jié)點(diǎn) A 的鏈路層地址和請求的目標(biāo)地址。
• 節(jié)點(diǎn) B 收到 NS 消息后，判斷報(bào)文的目標(biāo)地址是否為自己的 IPv6 地址。如果是，則節(jié)點(diǎn) B 可以學(xué)習(xí)到節(jié)點(diǎn) A 的鏈路層地址，并以單播方式返回 NA 消息，其中包含了自己的鏈路層地址。
• 節(jié)點(diǎn) A 從收到的 NA 消息中就可獲取到節(jié)點(diǎn) B 的鏈路層地址。

2. 驗(yàn)證鄰居是否可達(dá)

在獲取到鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址后，通過鄰居請求消息 NS 和鄰居通告消息 NA 可以驗(yàn)證鄰居節(jié)點(diǎn)是否可達(dá)。

• 節(jié)點(diǎn)發(fā)送 NS 消息，其中目的地址是鄰居節(jié)點(diǎn)的 IPv6 地址。
• 如果收到鄰居節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)報(bào)文，則認(rèn)為鄰居可達(dá);否則，認(rèn)為鄰居不可達(dá)。

3. 重復(fù)地址檢測

當(dāng)節(jié)點(diǎn)獲取到一個(gè)IPv6 地址后，需要使用重復(fù)地址檢測功能確定該地址是否已被其他節(jié)點(diǎn)使用(與IPv4 的免費(fèi)ARP功能相似)。

• 節(jié)點(diǎn) A 發(fā)送 NS 消息，NS 消息的源地址是未指定地址::，目的地址是待檢測的 IPv6 地址對應(yīng)的被請求節(jié)點(diǎn)組播地址，消息內(nèi)容中包含了待檢測的 IPv6 地址。
• 如果節(jié)點(diǎn) B 已經(jīng)使用這個(gè) IPv6 地址，則會返回 NA 消息。其中包含了自己的 IPv6 地址。
• 節(jié)點(diǎn) A 收到節(jié)點(diǎn) B 發(fā)來的 NA 消息，就知道該 IPv6 地址已被使用。反之，則說明該地址未被使用，節(jié)點(diǎn) A 就可使用此 IPv6 地址。

4. 路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)及地址無狀態(tài)自動配置

路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)是指節(jié)點(diǎn)從收到的 RA 消息中獲取鄰居路由器及所在網(wǎng)絡(luò)的前綴，以及其他配置參數(shù)。

地址無狀態(tài)自動配置是指節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)所獲取的信息，自動配置 IPv6 地址。

路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)通過路由器請求消息 RS 和路由器通告消息 RA 來實(shí)現(xiàn)，具體過程如下：

• 節(jié)點(diǎn)啟動時(shí)，通過 RS 消息向路由器發(fā)出請求，請求前綴和其他配置信息，以便用于節(jié)點(diǎn)的配置。
• 路由器返回 RA 消息，其中包括前綴信息選項(xiàng)(路由器也會周期性地發(fā)布 RA 消息)。
• 節(jié)點(diǎn)利用路由器返回的 RA 消息中的地址前綴及其他配置參數(shù)，自動配置接口的 IPv6 地址及其他信息。

前綴信息選項(xiàng)中不僅包括地址前綴的信息，還包括該地址前綴的首選生命期(preferred lifetime)和有效生命期(valid lifetime)。節(jié)點(diǎn)收到周期性發(fā)送的 RA 消息后，會根據(jù)該消息更新前綴的首選生命期和有效生命期。

• 有效生命期：表示前綴有效期。在有效生命期內(nèi)，通過該前綴自動生成的地址可以正常使用;有效生命期過期后，通過該前綴自動生成的地址變?yōu)闊o效，將被刪除。
• 首選生命期：表示首選通過該前綴無狀態(tài)自動配置地址的時(shí)間。首選生命期過期后，節(jié)點(diǎn)通過該前綴自動配置的地址將被廢止。節(jié)點(diǎn)不能使用被廢止的地址建立新的連接，但是仍可以接收目的地址為被廢止地址的報(bào)文。首選生命期必須小于或等于有效生命期。

5. 重定向功能

當(dāng)主機(jī)啟動時(shí)，它的路由表中可能只有一條到缺省網(wǎng)關(guān)的缺省路由。當(dāng)滿足一定的條件時(shí)，缺省網(wǎng)關(guān)會向源主機(jī)發(fā)送 ICMPv6 重定向消息，通知主機(jī)選擇更好的下一跳進(jìn)行后續(xù)報(bào)文的發(fā)送(與 IPv4的 ICMP 重定向消息的功能相同)。

同時(shí)滿足下列條件時(shí)，設(shè)備會發(fā)送 ICMPv6 重定向報(bào)文：

• 接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的接口是同一接口;
• 被選擇的路由本身沒有被 ICMPv6 重定向報(bào)文創(chuàng)建或修改過;
• 被選擇的路由不是設(shè)備的缺省路由;
• 被轉(zhuǎn)發(fā)的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)文中不包含路由擴(kuò)展頭。