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一、IPv6基础

IPv6（Internet Protocol Version 6，互联网协议版本6）是网络层协议的第二代标准协议，也被称为IPng（IP Next Generation，下一代互联网协议），它是IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）设计的一套规范，是IPv4的升级版本。IPv6和IPv4之间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到128比特。

二、IPv6报文和IPv4报文对比

IPv6报文更加简洁

三、IPv6邻居发现协议介绍

IPv6邻居发现（Neighbor Discovery，ND）协议使用五种类型的ICMPv6消息，实现下面一些功能：地址解析、验证邻居是否可达、重复地址检测、路由器发现/前缀发现、地址自动配置和重定向等功能。

1、地址解析

获取同一链路上邻居节点的链路层地址（与IPv4的ARP功能相同），通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA实现。

(1)节点A以组播方式发送NS消息。NS消息的源地址是节点A的接口IPv6地址，目的地址是

节点B的请求节点组播地址，消息内容中包含了节点A的链路层地址和请求的目标地址。

(2)节点B收到NS消息后，判断报文的目标地址是否为自己的IPv6地址。如果是，则节点B可

以学习到节点A的链路层地址，并以单播方式返回NA消息，其中包含了自己的链路层地址。

(3)节点A从收到的NA消息中就可获取到节点B的链路层地址。

2.验证邻居是否可达

在获取到邻居节点的链路层地址后，通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA可以验证邻居节点是否可达。

(1)节点发送NS消息，其中目的地址是邻居节点的IPv6地址。

(2)如果收到邻居节点的确认报文，则认为邻居可达；否则，认为邻居不可达。

3.重复地址检测

当节点获取到一个IPv6地址后，需要使用重复地址检测功能确定该地址是否已被其他节点使用（与IPv4的免费ARP功能相似）。

(1)节点A发送NS消息，NS消息的源地址是未指定地址::，目的地址是待检测的IPv6地址对应

的被请求节点组播地址，消息内容中包含了待检测的IPv6地址。

(2)如果节点B已经使用这个IPv6地址，则会返回NA消息。其中包含了自己的IPv6地址。

(3)节点A收到节点B发来的NA消息，就知道该IPv6地址已被使用。反之，则说明该地址未被使用，节点A就可使用此IPv6地址。

4.路由器发现/前缀发现及地址无状态自动配置路由器发现/前缀发现是指节点从收到的RA消息中获取邻居路由器及所在网络的前缀，以及其他配置参数。

地址无状态自动配置是指节点根据路由器发现/前缀发现所获取的信息，自动配置IPv6地址。

路由器发现/前缀发现通过路由器请求消息RS和路由器通告消息RA来实现，具体过程如下：

(1)节点启动时，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，以便用于节点的配置。

(2)路由器返回RA消息，其中包括前缀信息选项（路由器也会周期性地发布RA消息）。

(3)节点利用路由器返回的RA消息中的地址前缀及其他配置参数，自动配置接口的IPv6地址及其他信息。

前缀信息选项中不仅包括地址前缀的信息，还包括该地址前缀的首选生命期（preferred lifetime）和有效生命期（valid lifetime）。节点收到周期性发送的RA消息后，会根据该消息更新前缀的首选生命期和有效生命期。

有效生命期：表示前缀有效期。在有效生命期内，通过该前缀自动生成的地址可以正常使用；有效生命期过期后，通过该前缀自动生成的地址变为无效，将被删除。

首选生命期：表示首选通过该前缀无状态自动配置地址的时间。首选生命期过期后，节点通过该前缀自动配置的地址将被废止。节点不能使用被废止的地址建立新的连接，但是仍可以接收目的地址为被废止地址的报文。首选生命期必须小于或等于有效生命期。

5.重定向功能

当主机启动时，它的路由表中可能只有一条到缺省网关的缺省路由。当满足一定的条件时，缺省网关会向源主机发送ICMPv6重定向消息，通知主机选择更好的下一跳进行后续报文的发送（与IPv4的ICMP重定向消息的功能相同）。

同时满足下列条件时，设备会发送ICMPv6重定向报文：

1）、接收和转发数据报文的接口是同一接口；

2）、被选择的路由本身没有被ICMPv6重定向报文创建或修改过；

3）、被选择的路由不是设备的缺省路由；

4）、被转发的IPv6数据报文中不包含路由扩展头。