IPv6通讯原理 - 不能忽略的网卡启动过程

就4个字：“地址解析”

•  IPv4中用ARP做地址解析，ARP是基于广播的。
•  IPv6没有广播，只有多播。既然是多播，就总得有一个多播地址才行，于是应运而生。

 “被请求节点多播地址”工作原理

当他人想解析我的MAC地址时，发送一个“地址解析请求包”到这个多播地址，然后属于该多播地址的成员(也就是“我”)就会收到该数据包，最后“我”返回MAC地址给对方。这样就完成了“地址解析”的流程。

“被请求节点”这5个字到底是什么意思

别人请求解析我的地址，那么我就是被请求的节点。我生成“被请求节点多播地址”的目的，就是让别人能够请求到我。

Step3. “多播成员报告”

(对应抓包图中的No. 1/2/4/6)

什么是“多播成员报告”

•  MLDv2协议(多播控制协议)中的一种报文类型(Membership Report)。
• 通俗理解就是对外宣称“我要加入某某多播组”。
• 成员报告是单向的，不会收到回应包。

为什么要进行“多播成员报告”

• 只要生成多播地址，就要进行成员报告，这是多播的工作机制。
• 成员报告的目的是为了减少网络中的多播流量。

要报告的是哪个成员

• 要报告的成员不是单播地址，而是多播地址。
• 这里指的就是“被请求节点多播地址”。即“我要加入ff02::1:ff00:2多播组”

Step4. “重复地址检测”

(对应抓包图中的No. 3)

什么是“重复地址检测”

• 为了防止IP地址冲突，每生成一个单播地址，都会进行一次“重复地址检测”(Duplicate Address Detection，简称DAD)。
• 此刻，就是对Step1生成的“链路本地地址”进行检测。

 何时进行“重复地址检测”

• 在生成单播地址并完成发送一次“MLDv2成员报告”后，就会随机延时一小段时间进行检测。
• 在centos7里检测次数可通过内核参数net.ipv6.conf.eth0.dad_transmits进行修改，若设置为0表示不进行检测。

“重复地址检测”的工作原理

• 举个例子：我想给我家小狗取名，叫“球球”，但不想和邻居家的小狗重名，于是我大声喊：“球球”。如果没有任何狗狗看过来，那就可以认定此名字没有冲突。
• 专业解释：发送一个地址解析包(Neighbor Solicitation，简称NS)，请求解析的地址就是自己的地址，并等待回应，若超时仍未得到回应(Neighbor Advertisement，简称NA)，即可认为地址可用。

Step5. “无状态地址自动配置”

(对应抓包图中的No. 5/7/8)

什么是“无状态地址自动配置”

在IPv6中，有2种自动配置IP地址的方法：

• DHCPv6：也叫做“有状态分配”
• SLAAC：“无状态地址自动配置”(Stateless Address Autoconfiguration)

 SLAAC的作用是什么

• 自动配置IP地址
• 自动配置网关

注：这里说的IP地址，是指“全球单播地址”或者“唯一本地地址”，也就是俗称的公网地址和私网地址。而不是“链路本地地址”。

工作原理

涉及到这2种报文：

• “路由器请求”(Router Solicitation，简称RS)
• “路由器通告”(Router Advertisement，简称RA)

当收到路由器回应的RA报文后，就会根据报文中的IP前缀信息，自动生成IP地址，并将网关指向该路由器的“链路本地地址”。

 如何能够收到RA报文呢

有2种办法：

• 路由器定期发送RA报文
• 自己主动发送RS报文，路由器收到后就会立刻回应RA报文

由于本次实验中没有路由器，因此截图中仅能看到主动发送的RS报文，而没有得到回应。

思考题

1. 在生成“全球单播地址”或“唯一本地地址”之后，还会采用“链路本地地址”做基础通讯吗?
2. 为什么“多播成员报告”可以减少网络中不必要的多播流量，接入层交换机要进行额外配置吗?
3. “地址重复”时，是否会自动更换IP?
4. RA包只能包含一个IP前缀信息吗?一个前缀只能生成一个IP地址吗?生成的地址是什么样的?
5. 若存在多台路由器，网关会指向谁?
6. 如果不想自动配置IP，只想手工配置IP，可以忽视RA包吗?如何忽视?

上述问题，将在《IPv6系列》的下一篇文章中进行解答。

（编辑：核心网）

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