1、IPv6邻居发现,ISSUE 2.0,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,ND协议简介,地址解析,无状态地址 自动配置,替代ARP
2、 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（Neighbor Discovery，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,ND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,IPv4 ARP协议报文,协议数据,MAC帧头,ARP头,MAC帧头,IPv6 ND协议报文,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-
3、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
4、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,IPv6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,IPv6地址解析过程,NodeA,NodeB,00e0-fc00-0001,Link,00e0-fc00-0002,1:1:A/64,1:2:B/64,NS： 源MAC地
5、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1,1）,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
6、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）,邻居状态机迁移过程图,REACHABLE,STALE,INCOMPLETE,DELAY,PROBE,发送组播NS,组播NS超时,单播NA,收到NA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,EMPTY,RS/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,NUD检测过程,NodeA,NodeB,00e0-fc00-0001,Link,1）,2）,00e0
7、-fc00-0002,1:1:A/64,1:2:B/64,NS ： 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-fc00-0001,NA ： 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
8、Target Address：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,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 Target Address：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,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
9、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、Hop Limit、地址配置方式等 路由器发现由ND
10、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,主机请求触发路由器通告过程,NodeA,NodeB,Link,前缀：2001:1:/64,RA： 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:FE48:406A,RS： 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,重复地址检测过程,
11、NodeB,NodeC,Link,临时地址：2001:1:1:A/64,NodeA,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0 O 重载标记为1,ICMPv6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
12、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（Preferred lifetime）：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（Valid lifetime）：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,无状态地址自动配置过程,NodeA,NodeB,Link,前缀：2001:1
13、:/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Preferred lifetime及Valid Lifetime这两个值，系统据此进行地址状态的变化,Tentative,Preferr
14、ed,Deprecated,Invalid,Preferred Lifetime,Valid,Valid Lifetime,time,RS与RA报文,RS报文RA报文,M,O,H,P,Prt,前缀信息选项,在RA报文中携带的前缀信息选项,Length=4,Type=3,L,A,R,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,NodeA,RTB,ICMPv6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A,NodeB,网络,网络,重定向报文,Target Address ：到达目的地址的更好的下一跳地址 Destination Address ：IPv6数据报文头部中目的地址,IPv6邻居发现协议的基本概念 邻居发现协议的功能 地址解析过程 地址自动配置过程 路由器重定向过程,本章总结,
