IPV6学习汇总

一、ICMPV6

ICMPv6（Internet Control Message Protocol version 6），即互联网控制信息协议版本六，是为了与IPv6配套使用而开发的互联网控制信息协议。以下是关于ICMPv6的详细介绍：

一、基本功能

ICMPv6向源节点报告关于目的地址传输IPv6包的错误和信息，具有差错报告、网络诊断、邻节点发现和多播实现等功能。在IPv6中，ICMPv6实现了IPv4中ICMP、ARP和IGMP的功能。

二、报文类型

ICMPv6报文总体上被分为两种类型：差错报文和信息报文。

1. 差错报文：用于报告在转发IPv6数据包过程中出现的错误。差错报文的识别是通过在消息类型字段值的高比特位中设置0，因此差错报文的报文类型从0到127。常见的差错报文包括目的不可达错误报文、数据包过大错误报文、超时报文和参数错误报文。
2. 信息报文：用于实现同一链路上节点间的通信和子网内的组播成员管理等。信息报文的类型从128到255。常见的信息报文包括回送请求报文（Echo Request）和回送应答报文（Echo Reply），这两种报文通常用于PING功能中，以测试网络连通性。

三、报文格式

ICMPv6报文的基本格式包括类型（Type）字段、代码（Code）字段、校验和（Checksum）字段和报文体（Message Body）字段。

1. 类型（Type）：标识ICMPv6报文类型，它的值根据报文的内容来确定。
2. 代码（Code）：用于确定ICMPv6进一步的信息，对同一类型的报文进行了更详细的分类。
3. 校验和（Checksum）：用于检测ICMPv6的报文是否正确传送。
4. 报文体（Message Body）：用于返回出错的参数和记录出错报文的片段，帮助源节点判断错误的原因或是其它参数。

四、重要应用

1. 路径MTU发现（Path MTU Discovery）：ICMPv6通过发送长度越来越大的数据包到达目的节点，当一个给定的数据包长度超过到达目的节点路径上最小的MTU时，该数据包将被丢弃，并发送一个数据包太大的消息给源点。这样，源地址节点就知道了这条路径上最小的MTU为多少，从而可以调整数据包的大小以避免分片。
2. 邻居发现协议（Neighbor Discovery Protocol, NDP）：NDP是IPv6中非常核心的组件，它实现了IPv6中的地址解析协议（ARP）、ICMPv6路由器发现协议以及ICMPv6重定向消息的功能。通过NDP，IPv6节点可以发现链路上的路由器、获取路由器通告的信息、进行地址解析等。
3. 组播收听发现协议（Multicast Listener Discovery, MLD）：MLD用于子网内的组播成员管理。组播路由器向子网内的组播收听者发送组播收听查询消息，以获取组播收听者的状态。组播收听者则向组播路由器汇报当前状态，包括离开某个组播组等。

五、报文处理规则

1. 当接收到ICMPv6差错报告报文时，如果无法识别具体的类型，必须将它交给上层协议模块进行处理。
2. 当接收到ICMPv6信息报文时，如果无法识别具体的类型，必须将它丢弃。
3. 所有的ICMPv6差错报告报文，都应该在IPv6所要求的最小MTU允许范围内，尽可能多地包括引发该ICMPv6差错报文的IPv6分组片段，以便给IPv6分组的源节点提供尽可能多的诊断信息。

RS和RA

全球单播地址的配置步骤如下：
        1）客户端在配置好链路本地地址后，发送 RS 报文，请求路由器的前缀信息。
        2）路由器收到 RS 报文后，发送 RA 报文，其中携带 M、O flag 用于指示进行何种类型配 置，A flag 用于无状态地址自动配置的前缀信息。同时路由器也会周期性地发送组播 RA 报文。
        3）客户端根据 RA 报文携带 A flag，获取网关信息。如果是自动配置或者是无状态，则根据 M、O flag，选择 IPv6 地址及 DNS 的获取方式

        路由器请求 RS（Router Solicitation）报文：很多情况下主机接入网络后希望尽快获取网络前缀进行通信，此时主机可以立刻发送 RS 报文，网络上的设备将回应 RA 报文。RS 报文的 Tpye 字段值为 133。

        

        路由器通告 RA（Router Advertisement）报文：每台设备为了让二层网络上的主机和设备知道自己的存在，定时都会组播发送 RA 报文，RA 报文中会带有网络前缀信息，及其他一些标志位信息。RA 报文的 Type 字段值为 134

        

M flag：为 1 通过 DHCPv6 获取 IP 地址，为 0 则是通过 RA 报文获取地址。
O flag：为 1 通过 DHCPv6 获取 DNS 等其他配置，为 0 通过 RA 报文获取其他配置。
A flag：表示是否可以使用 RA 报文前缀信息配置无状态地址

个人理解：就是说路由器的wan选择有状态还是无状态，是由服务器决定的，如果服务器存在该服务，就通过RA报文进行告知

但是标准协议规定的是下挂设备通过RA的消息，自动进行有状态或者无状态的适配，现实情况则不是这样

二、DHCPV6

DHCPv6（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6）报文流程是指DHCPv6客户端和服务器之间的通信过程，它用于IPv6网络中动态分配IP地址和其他网络配置信息。

以下是DHCPv6报文流程的详细解释：

一、基本报文流程

1. Solicit（请求）报文：

   • DHCPv6客户端启动时，首先发送Solicit报文以寻找可用的DHCPv6服务器。
   • 该报文包含客户端的标识符和可能的配置选项，例如请求的IA_PD（用于分配给CPE LAN口的前缀）或IA_NA（请求分配一个完整的非临时的IPv6地址）。
   • 客户端发送Solicit报文时，源端口为UDP的546，目的端口为547。

2. Advertise（广播）报文：

   • DHCPv6服务器收到Solicit报文后，将向客户端发送Advertise报文。
   • 该报文包含服务器提供给客户端的可用配置选项，例如可以分配的IPv6前缀或完整的IPv6地址。
   • 服务器发送Advertise报文时，源端口为UDP的547，目的端口为546。

3. Request（请求）报文：

   • 客户端收到Advertise报文后，将选择其中一个服务器并向其发送Request报文，请求使用特定配置选项。
   • 如果客户端认可服务器提供的前缀或完整IPv6地址，则发出Request报文来要求服务器将这个地址分配给客户端。

4. Reply（回复）报文：

   • 所选的DHCPv6服务器收到Request报文后，将向客户端发送Reply报文。
   • 该报文确认分配给客户端的配置选项，并在地址池中将这个地址使用状态标记为已使用，不再分配给其他用户。
   • 客户端收到Reply报文后，将使用其中的配置选项进行网络配置，并将其配置应用于IPv6接口。
5. 示例报文
   • 

二、其他可能的报文交互

1. Confirm（确认）报文：

   • 客户端在获得IPv6地址后，可能会发送Confirm报文以确认该地址是否仍然有效或适用于它所连接的链路。

2. Renew（续约）报文：

   • 当客户端的IPv6地址租约即将到期时，它可以发送Renew报文来请求延长租约。
   • 如果服务器同意延长租约，它将回复一个Reply报文。

3. Rebind（重新绑定）报文：

   • 如果客户端在尝试续约时没有得到服务器的响应，它可能会发送Rebind报文来向其他可用的DHCPv6服务器请求延长此地址的租约。

4. Release（释放）报文：

   • 客户端不再需要其IPv6地址时，可以发送Release报文来主动释放该地址。

5. Decline（拒绝）报文：

   • 如果客户端发现服务器分配的地址与其他设备冲突，它将发送Decline报文来重新申请地址。

6. Information-Request（信息请求）报文：

   • 客户端可以使用Information-Request报文来获取除IPv6地址之外的其他网络配置信息，如DNS服务器地址等。

7. Reconfigure（重新配置）报文：

   • 服务器可以使用Reconfigure报文来通知客户端存在新的网络配置信息。

三、报文结构和组成

DHCPv6报文一般由四部分组成：消息头、选项（Options）、客户端标识（Client ID）和服务器标识（Server ID）。

• 消息头：包含消息类型及事务ID等信息。
• 选项：包含与配置相关的信息，例如IP地址、DNS服务器、路由等。
• 客户端标识：标识客户端发送者。
• 服务器标识：标识服务器发送者。

四、报文交互的注意事项

1. 组播地址：DHCPv6使用组播地址来实现客户端和服务器之间的通信。常用的组播地址包括FF02::1:2（所有DHCPv6服务器和中继代理的组播地址）和FF05::1:3（所有DHCPv6服务器组播地址）。
2. 端口号：DHCPv6报文承载在UDPv6上，客户端侦听的UDP目的端口号是546，服务器、中继代理侦听的UDP端口号是547。
3. 快速分配过程：如果DHCPv6服务器支持快速分配地址，则可以在收到Solicit报文后直接返回Reply报文，为客户端分配IPv6地址和其他网络配置参数。这种过程省略了Advertise和Request报文，从而加快了地址分配的速度。

    四、报文字段解释

DHCPv6唯一标识符(DUID)

DHCPv6引入了DUID（DHCP Unique Identifier）作为设备的唯一标识符，用于识别DHCPv6客户端和服务器。DUID在DHCPv6会话中保持不变，即使设备的接口硬件地址（如MAC地址）发生变化，DUID也不会改变。这提高了DHCPv6的稳定性和可靠性。

DHCPv6定义了三种主要的DUID类型：

DUID-LLT(Link-Layer address plus Time)，DUID-Type为1。标识符包括硬件类型(16位)、时间(32位，自2000年1月1日以来的秒数)和链路层地址(如MAC地址)，适用于具有稳定硬件地址的设备。

DUID-EN(Enterprise Number)，DUID-Type为2。标识符包括IANA分配的企业号(32位)和企业特定的标识符(可变长度)，适用于没有稳定硬件地址，但可以分配唯一标识符的设备。

DUID-LL(Link-Layer address)，DUID-Type为3。标识符包括硬件类型（16位）和链路层地址，适用于具有稳定硬件地址，但无法获取时间信息的设备。

        

DHCPv6身份关联(IA)

DHCPv6中引入了身份关联(Identity Association，IA)的概念，用于将一组相关的IPv6地址和配置参数关联起来，方便管理和续约。DHCPv6定义了三种类型的IA：

IA_NA(Identity Association for Non-temporary Addresses)，用于为客户端分配一个或多个非临时IPv6地址。

每个IA_NA都有一个唯一的IAID(Identity Association Identifier)，由客户端生成，用于标识该IA_NA。

IA_NA可以包含多个IPv6地址，每个地址都有自己的首选生存期(Preferred Lifetime)和有效生存期(Valid Lifetime)。

客户端可以在一个DHCPv6请求中包含多个IA_NA，以获取多组IPv6地址。

IA_TA(Identity Association for Temporary Addresses)，用于为客户端分配一个或多个临时IPv6地址。

临时地址通常用于保护隐私，定期更换，不用于长期稳定的通信。
与IA_NA类似，每个IA_TA都有一个唯一的IAID，可以包含多个临时IPv6地址。
客户端可以在一个DHCPv6请求中包含多个IA_TA，以获取多组临时IPv6地址。
IA_PD(Identity Association for Prefix Delegation)，用于为客户端分配一个或多个IPv6前缀，客户端可以使用这些前缀创建子网并分配地址。

IA_PD主要用于支持IPv6的前缀委派(Prefix Delegation)，允许DHCPv6服务器将IPv6前缀分配给客户端，客户端再将这些前缀划分为子前缀，分配给下游设备。
每个IA_PD都有一个唯一的IAID，可以包含多个IPv6前缀。
客户端可以在一个DHCPv6请求中包含多个IA_PD，以获取多组IPv6前缀。

DHCPv6协议的交互过程解释

客户机接入网络后，通过ICMPv6路由通告(RA)消息获知DHCPv6服务器的操作模式。假设RA消息中的M(可管理地址配置)和O(其他配置)标志都被置位，表示同时支持无状态和有状态地址配置模式。M关闭且O启用表示客户机使用无状态DHCPv6。

客户机发送Solicit报文到FF02::1:2多播地址(所有DHCP中继和服务器)，UDP目的端口547，源端口546。报文中包含客户机DUID、IA_NA(非临时地址请求)等选项。二层mac使用IPv6多播mac(33:33:00:01:00:02)。

DHCP服务器收到Solicit后，回复Advertise单播报文给客户机。报文包含服务器的DUID、客户机的DUID、客户机IA_NA对应的IAAddress(分配的IPv6地址)等选项,表明可以为客户机提供IPv6地址。

客户机收到一个或多个Advertise报文后，选择其中一个服务器，向其发送Request报文请求正式分配地址。报文目的地址、端口与Advertise相同，并包含请求分配的IA地址等信息。

服务器收到Request报文后，正式分配地址，并回复Replay报文给客户机，确认地址分配。报文包含分配的IPv6地址、preferred和valid lifetime等。

客户机收到Replay报文，提取分配的IPv6地址，并将地址配置到网卡上。

客户机启动DAD(Duplicate Address Detection)重复地址检测流程。向被分配的IPv6地址发送邻居请求(NS)报文，如果没有收到对应的邻居通告(NA)报文，说明地址没有冲突，可以正常使用。如果收到NA报文，则说明地址冲突，需要重新发起DHCP流程或手工指定新地址。

整个DHCPv6交互过程中，关键在于Solicit报文请求分配地址，Advertise/Replay报文回复确认可用地址，Request报文则是正式请求使用服务器Advertise的地址。

报文方面，Solicit和Request使用link-local地址作为源地址(也有可能是全零IP地址)，发送到FF02::1:2多播地址。后续Advertise、Replay都是在Solicit报文建立的UDP单播连接上，使用Solicit的源地址和547端口作为目的地址和端口

三、SLAAC

无状态地址自动配置（SLAAC，StateLess Address AutoConfiguration）基于IPv6的邻居发现协议实现，工作过程为：

路由器通过RA通告前缀信息，有两种情况会进行RA通告：

        路由器周期性向所有节点的多播地址（FF02::1）发送RA（Router Advertisement）消息，告知IPv6的前缀及其生命期、跳数限制等信息。

        路由器收到节点启动时向所有路由器的多播地址（FF02::2）发送的RS（Router Solicitation）消息，回复RA消息。

节点将路由器的RA消息中的地址前缀与本地接口ID组合，生成IPv6单播地址。同时会自动配置节点（如将RA消息中的跳数限制设为本地发送IPv6报文的最大跳数）。

节点对生成的IPv6单播地址进行重复地址检测，检测方法为：

节点在本地链路上发送NS（Neighbor Solicitation，邻居请求）消息，目的地址为生成地址的被请求节点多播地址。如果没有收到NA（Neighbor Advertisement，邻居通告）消息，则认为地址不存在冲突，可以使用

【接口ID生成】

节点生成接口ID的方式，有系统生成（如Windows自动生成的LLA）和IEEE EUI-64方法（常用）等。IEEE EUI-64是通过MAC地址生成的接口ID，方法如下：

将MAC地址（48bit）第7bit取反，并在中间插入FFFE生成64bit的接口标识。

由于该方法生成接口ID始终不变，容易受到攻击，还有一种通过MD5算法生成不断变化的接口ID，与RA通告获取的前缀组合形成一个临时地址。

其他补充信息：

Napt66仅支持fc00:101:101::/48的网段，请勿使用其他网段。 多子网可以使用f c00:101:101:[1-xxxx]::/64子网段

四、dhcpv6 和 SLAAC的区别和联系

DHCPv6（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6）和SLAAC（Stateless Address Autoconfiguration）是IPv6网络中用于地址自动配置的两种主要协议。以下是它们的区别和联系：

区别

1. 工作原理：

   • DHCPv6：基于客户端-服务器模型，需要DHCPv6服务器来管理地址池和其他配置信息。客户端通过发送请求报文（如Solicit报文）来获取IPv6地址、前缀和其他网络配置参数。服务器根据请求分配相应的资源，并通过回复报文（如Reply报文）将配置信息发送给客户端。
   • SLAAC：无需服务器参与，基于IPv6邻居发现协议（NDP）实现。主机通过收听路由器发送的路由器通告（RA）报文来获取网络前缀，然后结合自身的接口ID生成IPv6地址。这是一个无状态的过程，因为服务器不需要保存和管理每个节点的状态信息。

2. 配置复杂度：

   • DHCPv6：配置相对复杂，需要设置DHCPv6服务器、客户端以及相关的网络参数。适用于大型网络或需要集中管理配置信息的场景。
   • SLAAC：配置简单，无需额外的服务器设备。主机只需根据路由器通告的信息自动配置IPv6地址。适用于小型网络或物联网等应用场景。

3. 可扩展性和灵活性：

   • DHCPv6：支持有状态和无状态两种配置方式，能够满足不同场景的使用需求。同时，DHCPv6还提供了丰富的配置选项，如DNS服务器、默认网关等，增加了网络的灵活性和可扩展性。
   • SLAAC：主要提供无状态地址自动配置功能，配置选项相对较少。但SLAAC可以与DHCPv6结合使用，通过DHCPv6获取除IPv6地址以外的其他配置信息。

联系

1. 目标一致：DHCPv6和SLAAC都旨在实现IPv6地址的自动配置，简化网络管理过程，提高网络配置的效率。
2. 互补性：在实际应用中，DHCPv6和SLAAC可以相互补充。例如，在大型网络中，可以使用DHCPv6进行集中管理；而在小型网络或物联网中，可以使用SLAAC进行无状态地址自动配置。同时，SLAAC还可以与DHCPv6结合使用，以满足更复杂的网络配置需求。
3. 基于相同协议栈：DHCPv6和SLAAC都基于IPv6协议栈实现，遵循IPv6的相关标准和规范。

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网络应用层之(1)DHCPv6协议_solicit报文可以为广播报文吗-CSDN博客

IPv6 邻居发现协议 --NDP 详解_ndp协议-CSDN博客

原文地址：https://blog.csdn.net/lixiaofeng0/article/details/142912809

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