無狀態地址自動配置

IPv6同時定義了無狀態和有狀態地址自動配置機制。有狀態地址自動配置使用DHCPv6來給主機動態分配IPv6地址,無狀態地址自動配置通過NDP來實現。在無狀態地址自動配置中,主機通過接收鏈路上的路由器發出的RA消息,結合接口的標識符而生成一個全球單播地址。

1.路由器發現

路由器發現是指主機定位本地鏈路上的路由器和確定其配置信息的過程,主要包含以下3方面內容:

(1)路由器發現(Router Discovery):主機發現鄰居路由器及選擇某一個路由器作爲默認網關的過程。

(2)前綴發現(Prefix Discovery):主機發現本地鏈路上的一組IPv6前綴,生成前綴列表。該列表用於主機的地址自動配置和on-link判斷。

(3)參數發現(Parameter Discovery):主機發現相關操作參數的過程,如MTU、報文的默認跳數限制、地址分配方式等信息。

2.重複地址檢測

DAD(Duplicate Address Detection,重複地址檢測)是節點確定即將使用的地址是否在鏈路上唯一的過程。所有的IPv6單播地址,包括自動配置或手動配置的單播地址,在節點使用之前必須要通過重複地址檢測。

DAD機制通過NS和NA報文實現。節點會發送NS報文,其源地址爲未指定地址,目的地址爲接口配置的IPv6地址。在NS報文發送到鏈路上後,如果在規定時間內沒有收到應答的NA報文,則認爲這個單播地址在鏈路上是唯一的,可以分配給接口;反之,如果收到應答的NA報文,則表明這個地址已經被其他節點所使用,不能配置到接口。

3.前綴重新編址

前綴重新編址(Prefix Renumbering)允許網絡從以前的前綴平穩地過渡到新的前綴,用於提供對用戶透明的網絡重新編址能力。路由器通過RA報文中的優先時間和有效時間參數來實現前綴重新編址。

(1)優先時間(Preferred Lifetime):無狀態自動配置得到的地址保持優先選擇狀態的時間。

(2)有效時間(Valid Lifetime):地址保持有效狀態的時間。

對於一個地址或前綴,優先時間小於或等於有效時間。當地址的優先時間到期時,該地址不能被用來建立新連接,但是在有效時間內,該地址還能用來保持以前建立的連接。在重新編址時,站點內的路由器會繼續通告當前前綴,但是有效時間和優先時間將被減小到接近於0;同時,路由器開始通告新的前綴。這樣,在每個鏈路上至少有兩個前綴共存,RA消息中包括一箇舊的和一個新的IPv6前綴信息。

4.無狀態地址自動配置過程

NDP的無狀態自動配置包含兩個階段:鏈路本地地址的配置和全球單播地址的配置。當一個接口啓用時,主機會首先根據本地前綴FE80::/64和EUI-64接口標識符,爲該接口生成一個鏈路本地地址,如果在後續的DAD中發生地址衝突,則必須對該接口手動配置本地鏈路地址,否則該接口將不可用。需要說明的是,一個鏈路本地地址的優先時間和有效時間是無限的,永遠不超時。

對於主機上全球單播地址的配置步驟如下:

① 主機節點NodeA在配置好鏈路本地地址後,發送RS報文,請求路由器的前綴信息。

② 路由器收到RS報文後,發送單播RA報文,攜帶用於無狀態地址自動配置的前綴信息,同時路由器也會週期性地發送組播RA報文。

③ NodeA收到RA報文後,根據前綴信息和配置信息生成一個臨時的全球單播地址。同時啓動DAD,發送NS報文驗證臨時地址的唯一性,此時該地址處於臨時狀態。

④ 鏈路上的其他節點收到DAD的NS報文後,如果沒有用戶使用該地址,則丟棄報文,否則產生應答NS的NA報文。

⑤ NodeA如果沒有收到DAD的NA報文,說明地址是全局唯一的,則用該臨時地址初始化接口,此時地址進入有效狀態。

地址自動配置完成後,路由器可以自動進行NUD,週期性地發送NS報文,探測該地址是否可達

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