ND协议——无状态地址自动配置 (SLAAC)

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与 IPv4 类似，可以手动或动态配置 IPv6 全局单播地址。但是，动态分配 IPv6 全局单播地址有两种方法：

如图所示，无状态地址自动配置 (SLAAC)
IPv6 的动态主机配置协议（有状态 DHCPv6）

有状态 DHCPv6分配IPv6地址可以阅读我的上一篇文章
一文读懂DHCP协议 && DHCPv6协议
无状态地址自动配置 (SLAAC)过程过程")

一、SLAAC概述

SLAAC 是一种可以在没有 DHCPv6 服务器服务的情况下获取 IPv6 全局单播地址的方法。SLAAC 的核心是 ICMPv6。
ICMPv6 与 ICMPv4 类似，但它包括其他功能，也是一种更稳定的协议。SLAAC 使用 ICMPv6 路由器请求消息和路由器通告消息提供通常本由 DHCP 服务器提供的编址和其他配置信息。

路由器请求 (RS) 消息 - 当配置客户端以使用 SLAAC 自动获取其编址信息时，该客户端会将 RS 消息发送至路由器。将 RS 信息发送至 IPv6 所有路由器组播地址 FF02::2。
路由器通告 (RA) 消息 - 路由器发送 RA 消息来提供所配置客户端的编址信息，以自动获取其 IPv6 地址。RA 消息包括本地数据段的前缀和前缀长度。客户端使用此信息创建自己的 IPv6 全局单播地址。**路由器定期发送 RA 消息或响应 RS 消息。**默认情况下，思科路由器每隔 200 秒发送一次 RA 消息。始终将 RA 消息发送到 IPv6 全节点组播地址 FF02::1。

SLAAC 是无状态的。无状态服务意味着没有维护网络地址信息的服务器。与 DHCP 不同，没有 SLAAC 服务器知道哪些 IPv6 地址正在使用中，哪些地址是可用的。

二、SLAAC 工作原理

路由器必须启用 IPv6 路由，然后才能发送 RA 消息：

 Router(config)# ipv6 unicast-routing

图1. 配置 PC1 以自动获取 IPv6 编址
在图 1 所示的示例拓扑中，配置 PC1 以自动获取 IPv6 编址。自启动开始，PC1 未收到一条 RA 消息，因此，它发送 RS 消息至所有路由器组播地址来通知本地 IPv6 路由器它需要 RA。
图2. R1 接收 RS 消息并以 RA 消息作为回应
如图 2 所示，R1 接收 RS 消息并以 RA 消息作为回应。RA 消息中包括网络的前缀和前缀长度。以路由器的本地链路地址为 IPv6 源地址将 RA 消息发送至 IPv6 全节点组播地址 FF02::1。

图3. PC1 收到包含本地网络前缀和前缀长度的 RA 消息
PC1 收到包含本地网络前缀和前缀长度的 RA 消息。PC1 会使用此信息创建自己的 IPv6 全局单播地址。PC1 现在有一个 64 位网络前缀，但是还需要一个 64 位接口 ID **(IID) **来创建全局单播地址。

PC1 可以使用两种方式创建自己的唯一 IID：

EUI-64 - PC1 将使用 EUI-64 进程通过其 48 位 MAC 地址创建一个 IID。
随机生成 - 该 64 位 IID 可以是客户端操作系统随机生成的数值。

如图 3 所示，PC1 可以将 64 位前缀与 64 位 IID 相结合创建一个 128 位 IPv6 全局单播地址。PC1 会将路由器的本地链路地址用作其 IPv6 默认网关地址。
图4. PC1发送 ICMPv6 请求消息
由于 SLAAC 是无状态的过程，PC1 必须先验证此新创建的 IPv6 地址是唯一的，然后才能使用。
如图 4 所示，PC1 使用一个特殊构造的多播地址发送 ICMPv6 邻居请求消息，此地址称为请求节点组播地址，它复制 PC1 的 IPv6 地址的最后 24 位。

如果没有其他设备回应邻居通告消息，则实际上确保该地址是唯一的，可被 PC1 使用。
如果 PC1 接收到邻居通告，那么该地址就不是唯一的，而且操作系统必须确定可用的新接口 ID。

此过程是 ICMPv6 邻居发现的一部分，称为重复地址检测 (DAD)

三、SLAAC 和 DHCPv6

是否要配置客户端以使用 SLAAC、DHCPv6 或两者的组合来自动获取其 IPv6 地址信息取决于 RA 消息中的设置。

这两个标记是管理地址配置标记（M 标记）和其他配置标记（O 标记）。
图5. M 标记和 O 标记的不同组合的RA选项
如图所示，如果使用 M 标记和 O 标记的不同组合，RA 消息会包含 IPv6 设备的三个编址选项之一。

SLAAC（仅路由器通告【RA】）【A=1, M=0, O=1】
无状态 DHCPv6（路由器通告【RA】和 DHCPv6）
有状态 DHCPv6（仅限 DHCPv6）【A=0, M=1】

注：虽然 RA 消息指定了客户端在动态获取 IPv6 地址时应使用的过程，但是客户端操作系统也可能选择忽略 RA 消息，并且只使用 DHCPv6 服务器的服务。
=2023/10/10更新=====

ICMPv6路由器请求（Router Solicitation）消息

其中字段含义如下：
Options（选项）字段：只能是源链路层地址选项，表明该报文发送者的链路层地址，不过如果IPv6报头的源地址为未指定地址，则不能包括该选项。

ICMPv6路由器请求（Router Solicitation）消息：Type字段值为133，节点启动后，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，用于节点的自动配置。

ICMPv6路由器通告（Router Advertisement）消息

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其中字段含义如下：

选项字段中个选项的含义如下：
1）源链路层地址选项：路由器发送RA报文的接口的链路层地址。
2）MTU选项：包含了在链路上运行的链路层协议所能支持的MTU最大值。
3）前缀信息选项（Prefix Information Option）：用于地址自动配置的前缀信息，可包含多个。前缀信息选项在RFC2461中定义，用于表示地址前缀和有关地址自动配置的信息，值用于RA报文中；在其他的消息中，此选项应该被忽略。其格式如下图所示：
其各字段的含义如下所示：

4）路由信息选项（Route Information Option）：用于主机生产默认路由。路由信息选项在RFC4191中定义，取代了原前缀信息选项的功能。接收RA报文的主机将选项中的信息添加到自己的贝蒂路由表中，以便在发送报文时做出更好地转发决定，其个数如下图所示：

其中各字段含义如下所示：