课程 IPv6邻居发现 邻居发现
ISSUE 1.X
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引入
IPv6是用什么机制实现二、三层地址映射？ 是用什么机制实现二、三层地址映射？ 是用什么机制实现二 二、三层地址映射关系又是如何维护的？ 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？ 全球单播地址的？ 主机如何进行自动配置 全球单播地址的
课程目标
学习完本课程，您应该能够： 学习完本课程，您应该能够：
了解邻居发现协议的基本功能 了解IPv6主机数据结构 主机数据结构 了解 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 报文重定向原理 掌握
目录
ND协议基础 协议基础 IPv6地址解析 地址解析 无状态地址自动配置 路由器重定向
ND协议简介 协议简介
ND（Neighbor Discovery，邻居发现）协议是 （ ，邻居发现） IPv6的一个关键协议 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 综合了 中的一些协议并做了改进， 中的一些协议并做了改进 些非常重要的功能
地址解析 替代ARP 邻居不可达检测（NUD）
ND
无状态地址 自动配置
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
路由器重定向
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ND协议报文 协议报文
ND协议使用 协议使用ICMPv6报文类型 协议使用 报文类型
ICMPv6类型 类型
Type ＝ 133 Type ＝ 134 Type ＝ 135 Type ＝ 136 Type ＝ 137
消息名称
RS －（Router Solicitation，路由器请求） RA －（Router Advertisement，路由器公告） NS －（ Neighbor Solicitation，邻居请求） NA －（ Neighbor Advertisement，邻居公告） Redirect －（重定向消息）
ND协议在第三层上实现 协议在第三层上实现
IPv4 ARP协议报文 协议报文
MAC帧头 帧头 ARP头 头 协议数据
IPv6 ND协议报文 协议报文
MAC帧头 帧头 IPv6报头 ICMPv6报头 报头 报头 协议数据
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目录
ND协议基础 协议基础 IPv6地址解析 地址解析 无状态地址自动配置 路由器重定向
IPv6地址解析概述 地址解析概述
包含两个过程 IPv6地址解析的优点 地址解析的优点
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） 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
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IPv6地址解析过程 地址解析过程
NodeA
00e0-fc00-0001 1::1:A/64 00e0-fc00-0002 1::2:B/64
NodeB
Link
NS：
1）
源MAC地址： 00e0-fc00-0001 MAC 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)
2）
NA：
4）
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
3）
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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， 邻居可达性状态机用来描述邻居的可达性，共有五 种状态， 种状态，可互相迁移
INCOMPLETE（未完成） REACHABLE（可达） STALE（失效） DEALY（延时） PROBE（探测）
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邻居状态机迁移过程图
发送组播NS INCOMPLETE 组播NS超时 单播NA EMPTY
单播NA超时 PROBE
单播NA NA确认超时 REACHABLE 可达时间耗尽/ 非请求NA 收到NA确认
STALE
有报文要发送 NS/NA报文导致的状态转换 RS/RA报文导致的状态转换 上层协议导致的状态转换
DELAY
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NUD检测过程 检测过程
NodeA
00e0-fc00-0001 1::1:A/64 00e0-fc00-0002 1::2:B/64
NodeB
Link
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
1）
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
2）
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目录
ND协议基础 协议基础 IPv6地址解析 地址解析 无状态地址自动配置 路由器重定向
无状态地址自动配置概述
节点根据路由器发出的RA消息， 节点根据路由器发出的 消息，结合接口的标识 消息 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： 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
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无状态地址自动配置过程
RT
前缀：2001:1::/64
NodeA
NodeB
Link 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 无NA回应，则地址可用
收到NA回应，则地址不可用
有节点回应NA
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地址的状态与生存周期
地址的生存周期包含4种状态： 地址的生存周期包含 种状态： 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 报文中会携带有Preferred lifetime及Valid Lifetime这两 及 这两 报文中会携带有 个值， 个值，系统据此进行地址状态的变化
Valid Tentative Preferred
Preferred Lifetime Valid Lifetime
Deprecated
Invalid
time
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RS与RA报文 与 报文
RS报文 报文
Type＝133 ＝ Code＝0 ＝ Reserved Options Checksum
RA报文 报文
Type＝134 ＝ Cur Hop Limit Code＝0 ＝ M O H Prt P Rsvd Reachable time Retrans timer Options Checksum Router lifetime
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前缀信息选项
在RA报文中携带的前缀信息选项 报文中携带的前缀信息选项
Type=3
Length=4
Prefix length Valid lifetime
L A R
Reserved
Preferred lifetime Reserved
Prefix
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目录
ND协议基础 协议基础 IPv6地址解析 地址解析 无状态地址自动配置 路由器重定向
路由器重定向
路由器重定向的目的是通知链路上的节点， 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
NodeA
RTA
网络
网络A 网络 网络
RTB 链路 1） 2） 3） 数据报文（目的地：NodeB） ICMPv6重定向（使用RTB） 数据报文（目的地：NodeB） NodeB
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本章总结
IPv6邻居发现协议的基本概念 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
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