第03章 IPv6邻居发现(v4.0)

课程IPv6邻居发现ISSUE1.X日期：2007年8月杭州华三通信技术有限公司版权所有，未经授权不得使用与传播IPv6是用什么机制实现二、三层地址映射？二、三层地址映射关系又是如何维护的？主机如何进行自动配置IPv6全球单播地址的？引入了解邻居发现协议的基本功能了解IPv6主机数据结构了解邻居发现的报文结构掌握地址解析过程熟悉邻居状态机的变化过程描述无状态地址自动配置的过程掌握IPv6报文重定向原理课程目标学习完本课程，您应该能够：ND协议基础IPv6地址解析无状态地址自动配置路由器重定向目录协议简介地址解析无状态地址自动配置替代ARP邻居不可达检测（NUD）路由器发现，包括前缀、参数等信息接口ID自动生成重复地址检测（DAD）前缀重复编址ND路由器重定向ND（NeighborDiscovery，邻居发现）协议是IPv6的一个关键协议综合了IPv4中的一些协议并做了改进，还提供了一些非常重要的功能协议报文ND协议使用ICMPv6报文类型ND协议在第三层上实现协议数据IPv6报头ICMPv6报头IPv4ARP协议报文协议数据MAC帧头ARP头MAC帧头IPv6ND协议报文ICMPv6类型消息名称Type＝133RS－（RouterSolicitation，路由器请求）Type＝134RA－（RouterAdvertisement，路由器公告）Type＝135NS－（NeighborSolicitation，邻居请求）Type＝136NA－（NeighborAdvertisement，邻居公告）Type＝137Redirect－（重定向消息）一些重要概念On-link这个IPv6地址存在于指定链路的某个接口上。Off-link相对于on-link，即这个地址不存在于指定链路的某个接口上。可达性表明邻居节点的IP层是否可达目标（target）在地址解析中，表示哪个地址寻求解析信息；在重定向中，表示报文被重定向到新的第一跳地址。DAD和NUD中也用到了目标地址。主机数据模型邻居缓存表由近期发送过数据流的邻居信息组成的表项。邻居缓存表内记录了每个邻居的IP地址、相应的链路层地址、可达性状态等信息。类似于IPv4中的ARP表项。前缀列表前缀列表是主机根据接收到的RA报文中的前缀信息建立的表项，记录了与前缀相关的参数信息，如前缀地址、前缀长度、有效时间、优先时间等。缺省路由表缺省路由器表包含了本地链路上缺省路由器的信息。表项的内容可从RA报文中提取，或者通过手工配置。目的缓存表由发送过的报文的目的地址所组成的表项，是主机发送报文时查找的第一张表ND协议基础IPv6地址解析无状态地址自动配置路由器重定向目录地址解析概述包含两个过程解析IP地址所对应的链路层地址过程邻居可达性状态的维护过程，即邻居不可达检测（NUD）IPv6地址解析的优点加强了解析协议与底层链路的独立性增强了安全性减小了报文传播范围:A/641::2:B/64NS：源MAC地址：00e0-fc00-0001目的MAC地址：3333-ff02-000b源IP地址：1::1:A目的IP地址：FF02::1:FF02:B(被请求节点组播地址)目标地址：1::2:B选项：00e0-fc00-0001(源节点MAC地址)NA：源MAC地址：00e0-fc00-0002目的MAC地址：00e0-fc00-0001源IP地址：1::2:B目的IP地址：1::1:A目标地址：1::2:B选项：00e0-fc00-0002(目的节点MAC地址)标志S位：置11）3）2）4）邻居不可达检测概述邻居不可达检测是节点确定邻居可达性的过程邻居可达性状态机用来描述邻居的可达性，共有五种状态，可互相迁移INCOMPLETE（未完成）REACHABLE（可达）STALE（失效）DEALY（延时）PROBE（探测）确认可达时间耗尽/非请求NA有报文要发送NA确认超时单播NA单播NA超时EMPTYRS/RA报文导致的状态转换上层协议导致的状态转换NS/NA报文导致的状态转换）2）00e0-fc00-00021::1:A/641::2:B/64NS：源MAC：00e0-fc00-0001目的MAC：00e0-fc00-0002源地址：fe80::2e0:fcff:fe00:1目的地址：1::2:B目标地址：1::2:B选项：源节点MAC地址是00e0-fc00-0001NA：源MAC：00e0-fc00-0001目的MAC：00e0-fc00-0002源地址：1::2:B目的地址：fe80::2e0:fcff:fe00:1目标地址：1::2:B标志S位：置1选项：被请求节点MAC地址是00e0-fc00-0002地址解析报文－NSNS报文TargetAddress：待解析的IPv6地址Options：地址解析中只使用了链路层地址选项，包含了发送NS报文的节点的链路层地址Type＝135Code＝0ChecksumReservedTargetAddressOptions012345678901234567890123456789012地址解析报文－NANA报文R：路由器标记位。“1”表示发送者是路由器，“0”表示发送者为主机S：请求标记位。“1”表示该NA报文是对NS报文的响应O：覆盖标记位。“1”表示可以覆盖原邻居缓存表项TargetAddress：待地址重复检测或地址解析的IPv6地址Options：包含被解析节点的链路层地址Type＝136Code＝0ChecksumReservedTargetAddressOptions012345678901234567890123456789012RSOND协议基础IPv6地址解析无状态地址自动配置路由器重定向目录无状态地址自动配置概述节点根据路由器发出的RA消息，结合接口的标识符而生成一个全球单播地址无状态地址自动配置的优点真正的即插即用网络迁移方便地址配置方式选择灵活涉及三个机制：路由器通告——节点获得链路上可用的前缀及路由器信息重复地址检测——保证了配置的每个IPv6地址在链路上的唯一性前缀重新编址——重新通告前缀，完成网络前缀的切换路由器发现主机怎样定位本地链路上的路由器和确定其配置信息的过程。包括三个内容：路由器发现：主机发现邻居路由器以及选择哪一个路由器作为默认网关的过程前缀发现：主机发现本地链路上的一组IPv6前缀，生成前缀列表。参数发现：主机发现相关操作参数的过程，如MTU、HopLimit、地址配置方式等路由器发现由ND协议通过RS和RA报文交互来完成。包括：主机请求触发路由器通告路由器周期性发送路由器通告前缀：2001:1::/64RA：源地址：FE80::20F:E2FF:FE48:406A（本地链路）目的地址：FF02::1（所有节点组播地址）前缀：2001:1::/64生存期：无限期（有效/优先）FE80::20F:E2FF:FE48:406ARS：源地址：FE80::214:22FF:FED4:91B7（本地链路）目的地址：FF02::2（所有路由器组播地址）节点请求路由器通告节点配置地址RT临时地址：2001:1::1:A/64NodeA无应答则表示可用有应答则表示有冲突，地址不可用ICMPv6类型136（NA）：源地址：FE80::214:22FF:FED4:91B7（接口本地链路）目的地址：FF02::1（所有节点组播）目标地址：2001:1::1:A（待验证的IPv6地址）S请求标记为0O重载标记为1ICMPv6类型135（NS）：源地址：::（未指定）目的地址：FF02::1:FF01:000A（被请求节点组播）目标地址：2001:1::1:A（待验证的IPv6地址）前缀重新编址从以前的网络前缀平稳的过渡到新的前缀通过调整RA报文中的优先时间和有效时间参数来实现前缀重新编址优先时间（Preferredlifetime）：无状态自动配置得到的地址保持优先选择状态的时间。有效时间（Validlifetime）：地址保持有效状态的时间。前缀重新编址过程：路由器会通告当前前缀和新前缀，但当前前缀的有效和优先生存时间被减小到接近0节点收到RA后，基于新前缀配置自己的单播地址节点具有两个单播地址，当前前缀的单播地址用于维持以前的连接；新前缀的单播地址用于建立新的连接旧前缀有效时间到0后，旧前缀被废止前缀：2001:1::/64节点发送请求RS路由器发送RA，前缀信息DAD检测，发送NS报文有节点回应NA无NA回应，则地址可用收到NA回应，则地址不可用RT地址的状态与生存周期地址的生存周期包含4种状态：Tentative：临时状态。表明地址处于重复地址检测过程中Preferred：优先状态。检测通过，推荐使用Deprecated：反对状态。不建议用于新的通信活动，但现有的通信可继续使用Invalid：无效状态，不能用于任何通信活动RA报文中会携带有Preferredlifetime及ValidLifetime这两个值，系统据此进行地址状态的变化TentativePreferredDeprecatedInvalidPreferredLifetimeValidValidLifetimetime报文RS报文RA报文Type＝133Code＝0ChecksumReservedOptionsType＝134Code＝0ChecksumRsvdReachabletimeOptionsMOHCurHopLimitPPrtRouterlifetimeRetranstimer前缀信息选项在RA报文中携带的前缀信息选项ReservedLength=4Type=3ValidlifetimePreferredlifetimePrefixlengthLARReservedPrefixND协议基础IPv6地址解析无状态地址自动配置路由器重定向目录路由器重定向路由器重定向的目的是通知链路上的节点，在同一链路上存在一个更优的转发数据报文的路由器RTA链路NodeARTBICMPv6重定向（使用RTB）数据报文（目的地：NodeB）数据报文（目的地：NodeB）1）2）3）网络ANodeB网络网络＝137Code＝0ChecksumTargetAddressOptions012345678901234567890123456789012ReservedDestinationAddressTargetAddress：到达目的地址的更好的下一跳地址DestinationAddress：IPv6数据