生活数学常识IPv6系列根基篇(下)——街坊发明协定NDP:生活小常识短信

时间:2021-10-13 12:40:12 作者:生活小常识短信 热度:生活小常识短信
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【PConline 干货展】经由过程上一期文章(IPv6根基篇(上) 地址与报文格局),信赖人人关于IPv6的违景、地址以及报文格局有了肯定相识,接上去人人可能关于终端走访IPv6收集资本的进程道理更感爱好。那末一个终端若是要走访IPv6的资本,枢纽的步调是甚么呢?当然是它必要一个IPv6的地址。那末这个地址又从何而来?是否是只能像IPv4同样手动设置或者者经由过程DHCP服务器下发? 实在否则,IPv6有加倍简练的地址调配方式,可以经由过程街坊发明协定完成IPv6地址的主动调配。而且IPv6街坊发明协定遥不止这一项功效,这一期将对IPv6街坊发明协定做睁开讲授。

NDP协定概述

NDP(Neighbor Discovery Protocol,街坊发明协定)是IPv6协定系统中一个紧张的1111631305.yh0218.net根基协定。经由过程使用ICMPv6报文完成如下丰厚的功效:

无状况主动设置(简化版的DHCP):路由器发明、前缀发明、参数发明;反复地址检测(DAD),相称于IPv4的收费ARP;地址剖析,相称于IPv4的ARP;街坊弗成达检测(NUD);路由重视定向。

为NDP界说的ICMPv6新闻

ICMPv6(Internet Control Message Protocol Version 6,互联网节制报文协定版本6)是IPv6的根基协定之一。ICMPv6的协定类型号(IPv6报文中的Next Header字段的值)为58。ICMPv6的报文格局图1所示:

ICMPv6报文格式
ICMPv6报文格局

报文中字段诠释以下:

Type:注解新闻的类型,0至127透露表现过失报文类型,128至255透露表现新闻报文类型;

Code:透露表现此新闻类型细分的类型;

Checksum:透露表现ICMPv6报文的校验以及,校验的部门包含了ICMPv6数据以夏天生活小常识大全及IPv6的报头部门(IPv6报头不含校验);

Data:ICMPv6数据。

ICMPv6新闻类型中有5种是为了支撑街坊发明协定而界说的,功效如图2描写:

ICMPv6五种消息类型
ICMPv6五种新闻类型

无状况主动设置

IPv6地址设置方式

IPv6地址有128位,纵然有简化誊写的方式,为主机设置IPv6地址也是一件事情量不小的活儿。IPv6地址除了手工设置外,还可以或许主动设置,主动设置有两种方式:

1.有状况主动设置

主机经由过程设置协定(如DHCPv6)猎取IPv6地址和其余信息(如DNS)。状况化主动设置相比于手工设置事情效率要高得多,而相比于无状况主动设置来说加倍可控,可以或许加倍清楚地相识到主机及地址调配的相关信息。短板是必要额定部署运用服务器,如DHCPv6 Server。

2.无状况主动设置

相比于前者,无状况地址主动设置则显得加倍便捷,IPv6终端使用无状况主动设置可以或许做到即插即用,无需部署额定的运用服务器、无需使用DHCPv6。在IPv6路由器与IPv6主机之间,行使ICMPv6协定中的路由器哀求新闻RS(Router Solicitation)以及路由器告示RA(Router Advertisement)新闻来实现无状况主动设置进程。主机经由过程RS新闻发明链路上的IPv6路由器,而IPv6路由器经由过程RA新闻向主机告1111630197.stsd8.com示IPv6地址前缀信息,主机在收到IPv6前缀信息后,与本人的网卡接口ID一路组成128位的IPv6全局单播地址。

路由器告示新闻

1.RA报文

每台路由器以组播方式准时发送RA报文,用于在二层收集中告示本人的存在。RA报文中会带有收集前缀信息,及另外的一些标记位信息。RA报文的Type字段值为134。

2.RS报文

主机接入收集后但愿绝快猎取收集前缀进行通讯,那末此时主机可以立即发送RS报文,收集上的路由器将归应RA报文。RS报文的Tpye字段值为133。

RA报文详解生活小达人如图3所示:

RA报文详解
RA报文详解

RA报文中紧张字段的诠释:

Managed Address Configuration(M比特):默许为0。该标志指示主机该使用何种主动设置方式来猎取IPv6单播地址。当M比特被配置为1时,收到该RA新闻的主机将使用有状况设置协定(DHCPv6)来猎取IPv6地址。

Other Configuration(O比特):默许为0。该标志指示主机使用何种方式来设置除了IPv6地址外的其余设置信息(如DNS)。当O比特被配置为1,则收到该RA新闻的主机将使用设置协定(DHCPv6)来猎取除了IPv6地址之外的其余设置信息。

经由过程M以及O比特位的生活常识小窍门视频组合,咱们可以更清晰地望到终端猎取地址以及其余设置信息的方式。上面是对于M及O比特的组合:

1.M=0,O=0

运用于没有DHCPv6服务器的情况。主机使用RA新闻中的前缀组织IPv6单播地址,同时使用其余要领(非DHCPv6),例如手工设置的要领配置其余设置信息(如DNS)。

2.M=1,O=1

主机使用DHCPv6来设置IPv6单播地址和其余设置信息。这类运用也称为DHCPv6 Stateful。

3.M=0,O=1

主机使用RA新闻取得的IPv6前缀组织IPv6地址,同时使用DHCPv6来猎取除了地址以外的其余设置信息。这类运用也被称为DHCPv6 Stateless。

4.M=1,O=0

主机仅仅使用DHCPv6来猎取IPv6地址,至于其余设置信息则并欠亨过DHCPv6取得。

无状况主动设置进程

IPv6主机无状况主动设置的进程如图4所示:

IPv6主机无状态自动配置的过程
IPv6主机无状况主动设置的进程

1.依据接口标识发生链路内地地址。

2.收回街坊哀求,进行反复地址检测。

3.若是检测到此链路内地地址已经在链路中使用,即地址冲突,则遏制主动设置,必要手工设置。

4.如不冲突,链路内地地址见效,节点具有内地链路通讯本领。

5.主机发送RS报文(或者接受到路由器按期发送的RA报文)。

6.依据RA报文中的前缀信息以及经由过程EUI-64标准天生的接口标识取得IPv6全局单播地址。

反复地址检测DAD

根本观点

DAD(Duplica1111686215.yahu178.nette Address Detect,反复地址检测)是在接口使用某个IPv6单播地址之进步行的,首要是为了探测是否有别的的节点使用了该地址。一切的IPv6单播地址,包含主动设置以及手动设置的单播地址,在节点使用之前都要经由过程反复地址检测。

一个IPv6单播地址在调配给一个接口以后且经由过程反复地址检测之前,称为实验地址(Tentative Address)。此时该接口不克不及使用这个实验地址进行单播通讯,然则依然会参加两个组播组:All-Nodes组播组以及实验地址所对应的Solicited-Node组播组。

IPv6反复地址检测手艺以及IPv4中的收费ARP相似:节点向实验地址所对应的Solicited-Node组播组发送NS报文。NS报文中目的地址即为该实验地址。若是收到某个其余站点归应的NA报文,就证实该地址已经被收集上使用,节点将不克不及使用该实验地址通信。

反复地址检测进程

IPv6主机反复地址检测的进程如图5所示:

IPv6主机重复地址检测的过程
IPv6主机反复地址检测的进程

PC A的IPv6地址2000::1为新设置地址,即2000::1为PC A的实验地址。PC A向2000::1的Solicited-Node组播地址FF02::1:FF00:1发送一个以2000::1为哀求的方针地址的NS报文进行反复地址检测,因为2000::1并未正式指定,以是NS报文的源地址为未指定地址。当PC B收到该NS报文后,有两种处置要领:

 若是PC B发明2000::1是本身的一个实验地址,则PC B抛却使用这个地址作为接口地址,而且不会发送NA报文。

 若是PC B发明2000::1是一个已经经正常使用的地址,PC B会向FF02::1发送一个NA报文,该新闻中会包括2000::1。如许,PC A收到这个新闻后就会发明本身的实验地址是反复的,从而弃用该地址。

地址剖析

替换IPv4的ARP

在IPv4中,当主机必要以及方针主机通讯时,必要先经由过程ARP协定取得目的主机的MAC地址。在IPv6中,一样必要从IP地址剖析到MAC地址的功效,街坊发明协定完成了这个功效。

然则IPv6勾销了ARP协定,而是经由过程街坊哀求报文NS(Neighbor Solicitation)以及街坊告示报文NA(Neighbor Advertisement)来剖析三层地址对应的链路层地址。

1.NS报文

Type字段值为135,Code字段值为0,在地址剖析中的作用相似于IPv4中的ARP哀求报文。

2.NA报文

Type字段值为136,Code字段值为0,在地1111656229.yahu8.net址剖析中的作用相似于IPv4中的ARP应对报文。

地址剖析进程

IPv6主机地址剖析的进程如图6所示:

IPv6主机地址解析的过程
IPv6主机地址剖析的进程

1.PC A在向PC B发送报文之前它要先剖析出PC B的MAC地址,以是起首PC A会发送一个NS报文,个中源IP地址为PC A的IPv6地址,目的IP地址为PC B的被哀求节点组播地址(前缀F02::1:F/104,并结合哀求IPv6地址中的低24位,详细细节请参阅上一期),必要剖析的方针IP为PC B的IPv6地址,这就透露表现PC A想要晓得PC B的MAC地址。同时,NS报文还携带了PC A的MAC地址。

2.当PC B接受到了NS报文以后,就会归应NA报文,个中源地址为PC B的IPv6地址,目男人生活常识的地址为PC A的IPv6地址(使用NS报文中的PC A的MAC地址进行单播),同时包括PC B的MAC地址。如许就实现了一次地址剖析的进程。

街坊弗成达检测NUD

IPv6的街坊状况

NDP的一个紧张特性是检测统一链路上曩昔相连通的两个节点目前是否仍然连通,这是经由过程NUD(Neighbor Unreachability Detection,街坊弗成达检测)实现的。NUD辅助维护多个街坊条款构成的街坊缓存,每个街坊都有响应的状况,状况之间可以迁徙。

RFC2461中界说了5种街坊状况,分手是:

未实现(Incomplete):透露表现正在剖析地址,但街坊链路层地址还没有确定。

可达(Reachable):透露表现地址剖析胜利,该街坊可达。

古老(Stale):透露表现可达时间耗绝,未确定街坊是否可达。

耽误(Delay):街坊可达性未知。Delay状况不是一个稳固的状况,而是一个延时守候状况。

探测(Probe):街坊可达性未知,正在发送街坊哀求探针以确承认达性.

街坊状况迁徙进程

街坊状况的详细迁徙进程如图7所示:

邻居状态迁移的具体过程
街坊状况迁徙的详细进程

上面以A、B两个街坊节点之间互相通讯进程中A节点的街坊状况转变为例(假定A、B之前从未通讯),申明街坊状况迁徙的进程。

1.A先发送NS报文,1111669263.yahu178.net并天生缓存条款,此时,街坊状况为Incomplete。

2.若B答复NA报文,则街坊状况由Incomplete变为Reachable,不然固准时间后街坊状况由Incomplete变为Empty,即删除表项。

3.颠末街坊可达时间,街坊状况由Reachable(默许30s)变为Stale,即未知是否可达1111655453.yich8.org

4.若是在Reachable状况,A收到B的非哀求NA报文,且报文中携带的B的链路层地址以及表项中不同,则街坊状况立地变为Stale。

5.在Stale状况若A要向B发送数据,则街坊状况由Stale变为Delay,并发送NS哀求。

6.在颠末一段固准时间后,街坊状况由Delay(默许5s)变为Probe(每隔1s发送一次NS报文,延续发送3次),其间如有NA应对,则街坊状况由Delay变为Reachable。

7.在Probe状况,A每隔1s发送单播NS,发送3次后,有应对则街坊状况变为Reachable,不然街坊状况变为Empty,即删除表项。

总 结 

街坊发明协定NDP是IPv6协定系统中一个紧张的根基协定,替换了IPv4的ARP(Address Resolution Protocol)以及ICMP路由器发明(Router Discovery),界说了使用ICMPv6报文完成地址剖析、跟踪街坊状况、反复地址检测、路由器发明和重定向等功效。锐捷收集的支流产物,包含互换机、路由器、无线等均支撑NDP协定。

更多IPv6相关手艺讲授,敬请期待锐捷收集后续的IPv6系列文章。

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