IPv6 基础协议-NDP

IPv6 基础协议报文

何为基础协议？像v4中的icmp、arp、hdcp之类的
在v6中只需要NDP协议，他是通过ICMPv6报文完成的，她能够实现邻居发现、无状态地址检测、重复地址检测、PMTU等功能
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	RS（133）	RA（134）	NS（135）	NA（136）	重定向（137）
地址解析			✔️	✔️
前缀公告	✔️	✔️
前缀重编址	✔️	✔️
DAD			✔️	✔️
路由重定向					✔️

如上四种报文很重要：
RS(Router Solicitation):路由器请求报文
RA(Router Advertisement):路由器通告报文
NS(Neighbor Solicitation):邻居请求报文
NA(Neighbor Advertisement):邻居通告报文

🐴1. 地址解析

IPv6的地址解析不再使用ARP，也不再使用广播方式。
地址解析在三层完成，针对不同的链路层协议可以采用相同的地址解析协议
通过ICMPv6(类型135的NS及类型136的NA报文)来实现地址解析。
NS报文发送使用组播的方式，报文的目的IPv6地址为被请求的IPv6地址对应的“被请求节点组播地址”，报文的目的MAC为组播MAC。
采用组播的方式发送NS消息相比于广播的方式更加的高效，也减少了对其他节点的影响和对二层网络的性能压力。
可以使用三层的安全机制(例如IPSec)避免地址解析攻击。

通信过程：

R1请求R2的mac地址
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首先R1向R2发送NS报文↓
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邻居请求（Neighbor Solicitation）（组播）：
Type=135，code=o
Target Address 需要解析的IPv6地址

然后R2回复NA报文↓

邻居请求（Neighbor Advertisement）（单播）：
Type=136，code=o
R标志(Router flag)表示发送者是否为路由器，如果1则表示是;
S标志(Solicited fag)表示发送邻居通告是否是响应某个邻居请求如果1则表示是(0例如路由器或PC重启后主动发送NA邻居通告，就不是回应其他人的NS，类似免费ARP):
O标志(Overide flag)表示邻居通告中的消息是否覆盖已有的条目信息，如果1则表示是;
Target Address 所携带的链路层地址对应的IPv6地址
最重要的MAC地址再Options中

组播报文这样封装的好处是
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目的mac是一个组播mac，目的ip也是一个组播IP，因为我们知道要请求的目标ip地址是多少，所以能够根据他的ip地址计算出组播mac和组播ip，目标设备由于配置了这个要访问的地址，所以是自动加入这个组播地址的，当其他计算机收到此报文后，由于并不在这个组播组中，所以当看到组播mac地址，而自己并不在组播组中，因此网卡直接丢弃不再往下看，节省设备计算资源。（如何生成组播mac与组播IP查看【2 IPv6的地址类型】）

附上两个实际的报文 ↓ 可对应上文查看
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当拿到mac地址后IPv6不再像IPv4使用ARP表存储IP与MAC映射，而是维护一张IPv6邻居表

dis ipv6 neighbors  //查看邻居缓存表

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其中能够查看对方地址、状态、链接时间等。NDP还具有邻居状态跟踪功能，具体下一篇会介绍
相比v4 有和优势 ?
V4 是用arp 广播实现地址解析和重复地址检测
① v6 是用组播形式，减轻设备性能压力
② v6 在三层完成地址解析，适用更多的链路层(介质独立性)
③ v6 在三层完成解析，可以使用自身ipsec安全认证机制提高安全性，避免类似v4中的arp欺骗

🐷2. 邻居状态跟踪

实际通讯中邻居表会存在中状态分别是：
INCOMPLETE 未完成，邻居请求已经发送到目标节点的请求组播地址，但没有收到邻居的通告;
REACHABLE 可达，收到确认，不续再发包确认;
STALE 陈旧，从收到上一次可达性确认后过了超过30s:
DELAY 延迟，在stale状态后发送过一个报文，并且5s内没有可达性确认
PROBE 探查，每隔1s重传邻居请求来主动请求可达性确认，直到收到确认。
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绿色箭头标识正常流程
注意1:像ARP报文一样，业务报文并不能刷新邻居表项。邻居表项只能靠NDP(icmpv6报文)刷新。
注意2:即使一直通信，状态仍然会变迁到stale–delay，只是这个过程是短暂的。因为发送NS请求后，一旦对方回复了NA则状态又被刷新到Reachable。
注意3:如果一直通信，且双方链路正常，则会一直在Reachable—>Stale—>Delay 状态循环变迁。只是停留在Stale和Delay状态时间很短。
注意4:邻居状态是Reachable、Stale、Delay、Probe时，表项依然有效，依然可以按邻居表封包发包。Incomplete不可用

🐱3. 无状态自动配置

IPv6获取地址的方式分为手动和自动
自动又分为有状态和无状态自动配置，有状态就像DHCPv6，无状态自动配置就是今天要说到的一种方法（缩写SLAAC)

如何理解有状态、无状态？
像DHCPv6，他有个服务器给下端设备分配地址，同时服务器还要维持地址表，比如给谁分配了哪个地址，租期多长是否续约，可以理解为要维持一个状态
而无状态，他是根据下发的前缀自动生成的，不需要别人维护

为了完成无状态配置，我们将会用到RA和RS报文：
RA(Router Advertisement，路由器通告)报文：每台设备为了让二层网络上的主机和设备知道自己的存在，可以定时以组播方式发送RA报文，RA报文中会带有网络前缀信息，及其他一些标志位信息。RA报文的Type字段值为134。可以一次携带多个前缀
RS(Router Solicitation,路由器请求)报文：很多情况下主机接入网络后希望尽快获取网络前缀进行通信，此时主机可以立刻发送RS报文，网络上的设备将回应RA报文RS报文的Type字段值为133。

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链路上的路由器会定期发送RA报文，收到RA报文的主机将加入默认路由表中，根据路由器RA中携带的前缀信息通过软件算法或EUI-64生成IPv6地址
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在前缀中又两个时间字段，优选时间（Preferred Lifetime）和可用时间（Valid lifetime）
一般可用时间大于优选时间
当地址处于优选时间内（优先阶段），地址可以任意使用
当地址超过了优选时间但没超过有效时间（废弃阶段），这个地址虽然能用但不能再主动访问，只能被当作目的地址
如果超过可用时间还没有续租，则进入不可用阶段，回收地址
由于路由器会每隔250s（可选250s-650s）一个周期下发前缀，如果设备一直在线则会持续收到路由器的RA报文来刷新优选时间，只有长时间不通信或长时间关机才有可能进入废弃阶段及不可用

报文中常用的几个flags位

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Managed address configuration：M位默认为0，为0时，收到该RA的主机使用RA中包含的IPv6前缀用于无状态地址自动配置。当为1时表示采用有状态配置，也就是DHCP
Other Configuration：Other-Config-Flag，默认为0，表示主机不使用DHCPv6 配置DNS、域名等其他参数。
Router Lifetime：单位是秒，主机将路由器视为缺省路由器的时间。主机使用路由器link-local地址作为网关，并生成缺省路由，缺省路由有效时间1800s。周期性的RA报文会刷新该时间。

因为无状态配置只能配置地址不能指定DNS域名等其他参数，此时可以使用M=0,O=1的方法，也就是前缀获取地址，dhcp获取其他配置

ipv6 nd autoconfig managed-address-flag   //设置Managed address configuration的值ipv6 nd autoconfig other-fag   //设置Other Configuration的值

🐮4. 重复地址检测DAD

所有单播地址都要做DAD检测（包括link-local）
会使用到NS与NA报文完成交互过程
在IPv6中检测重复地址的思路和v4差不多，只不过v6是通过特殊的NS报文请求自己的地址，v4是通过arp报文请求自己地址
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和正常ＮＳ比这里的ＮＳ报文原地是：：也就是未指定地址，把要检测的地址放在报文中