單元6掌握鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議NDP【技術(shù)背景】鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議NDP使用ICMPv6報(bào)文實(shí)現(xiàn)豐富應(yīng)用：無狀態(tài)自動(dòng)配置（簡化版的DHCPv6）、重復(fù)地址檢測DAD（免費(fèi)ARP）、地址解析（ARP）、鄰居不可達(dá)檢測（NUD）和路由器重定向等應(yīng)用。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)（1）了解鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議NDP協(xié)議基礎(chǔ)知識(shí)。（2）了解NDP地址解析功能：地址解析、路由器發(fā)現(xiàn)、重復(fù)地址檢測、鄰居不可達(dá)檢測、路由器重定向。（3）了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)。（4）了解路由器重定向技術(shù)2.能力目標(biāo)使用WireShark分析RA消息報(bào)文，排除IPv6網(wǎng)絡(luò)故障。6.2

無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)【技術(shù)介紹】6.3.1了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)1.什么是無狀態(tài)地址自動(dòng)配置在無狀態(tài)地址配置，主機(jī)利用RS（RouterSolicitation）和RA（RouterAdvertisement）消息，完成無狀態(tài)地址自動(dòng)配置。主機(jī)通過RS消息，發(fā)現(xiàn)鏈路上IPv6路由器；路由器通過RA消息向主機(jī)通告地址前綴。主機(jī)收到IPv6前綴后，與EUI-64接口ID標(biāo)識(shí)符，構(gòu)成128位IPv6地址。6.3掌握無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)【技術(shù)介紹】6.3.1了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)2.無狀態(tài)地址自動(dòng)配置優(yōu)點(diǎn)通過NDP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)無狀態(tài)地址自動(dòng)配置，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代設(shè)備應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。（1）即插即用。（2）網(wǎng)絡(luò)遷移方便。（3）IPv6地址配置靈活。【技術(shù)介紹】6.3.1了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)3.掌握無狀態(tài)地址自動(dòng)配置機(jī)制無狀態(tài)地址自動(dòng)配置使用NDP協(xié)議路由器發(fā)現(xiàn)、重復(fù)地址檢測和前綴重新編址機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。路由器通告實(shí)現(xiàn)主機(jī)獲得鏈路上可用IPv6地址前綴；重復(fù)地址檢測保證主機(jī)獲取地址在鏈路上具有唯一性；前綴重新編址實(shí)現(xiàn)了重新通告前綴，完成網(wǎng)絡(luò)前綴切換。【技術(shù)介紹】6.3.1了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)4.熟悉無狀態(tài)地址自動(dòng)配置過程首先，主機(jī)使用無狀態(tài)地址自動(dòng)配置，根據(jù)接口標(biāo)識(shí)，產(chǎn)生鏈路本地地址。然后，主機(jī)發(fā)出鄰居請求，進(jìn)行重復(fù)地址檢測。如果檢測到鏈路本地地址已在使用，即地址沖突，則停止自動(dòng)配置，需要手工配置。如不沖突，鏈路本地地址生效，具備通信能力。最后，通過路由器發(fā)現(xiàn)技術(shù)，主機(jī)發(fā)送RS報(bào)文（或接收到路由器定期發(fā)送RA報(bào)文）。根據(jù)RA報(bào)文前綴和通過EUI-64規(guī)范生成接口標(biāo)識(shí)，獲得IPv6單播地址。【技術(shù)介紹】1.什么是路由器發(fā)現(xiàn)在無狀態(tài)地址自動(dòng)配置，主機(jī)通過路由器發(fā)現(xiàn)，獲取網(wǎng)絡(luò)前綴。然后，主機(jī)將收到IPv6前綴與EUI-64接口ID，生成IPv6全局單播地址。路由器發(fā)現(xiàn)是無狀態(tài)地址自動(dòng)配置基礎(chǔ)，通過兩種報(bào)文實(shí)現(xiàn)：路由器通告RA（RouterAdvertisement）和路由器請求RS（RouterSolicitation）報(bào)文。【技術(shù)介紹】6.3.2了解路由器發(fā)現(xiàn)2.了解路由器發(fā)現(xiàn)內(nèi)容一是路由器發(fā)現(xiàn)（RouterDiscovery）。主機(jī)發(fā)現(xiàn)鄰居路由器，選擇某一個(gè)路由器作為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。二是前綴發(fā)現(xiàn)（PrefixDiscovery）。主機(jī)發(fā)現(xiàn)本地鏈路上IPv6前綴，生成前綴列表。該列表用于IPv6主機(jī)地址自動(dòng)配置。三是參數(shù)發(fā)現(xiàn)（ParameterDiscovery）。主機(jī)發(fā)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)過程，如MTU、報(bào)文的默認(rèn)跳數(shù)限制、地址分配方式等信息。【技術(shù)介紹】3.了解路由器發(fā)現(xiàn)的過程（1）主機(jī)請求RS，觸發(fā)路由器通告RA。主機(jī)啟動(dòng)，發(fā)送RS報(bào)文，觸發(fā)路由器RA報(bào)文。每臺(tái)主機(jī)最多發(fā)3個(gè)RS請求報(bào)文。（2）主機(jī)接路由器通告RA，配置地址以及參數(shù)信息。路由器定時(shí)組播發(fā)送RA報(bào)文（缺省周期為200秒）。當(dāng)主機(jī)收到RA報(bào)文，自動(dòng)配置默認(rèn)路由器，建立默認(rèn)路由器列表、前綴列表和其它配置參數(shù)。【技術(shù)介紹】4.了解路由器發(fā)現(xiàn)案例如圖所示主機(jī)發(fā)送RS請求，觸發(fā)路由器響應(yīng)RA通告。主機(jī)A的MAC地址為0014-22D4-91B7；鏈路本地地址為FE80::214:22FF:FED4:91B7；路由器的MAC地址為000F-E248-406A；鏈路本地地址為FE80::20F:E2FF:FE48:406A。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測1.什么是重復(fù)地址檢測DAD重復(fù)地址檢測（DAD）是確保主機(jī)IPv6地址不沖突。所有IPv6單播地址，包括自動(dòng)配置或手動(dòng)配置單播地址，使用前必須通過重復(fù)地址檢測。主機(jī)獲取IPv6地址后，通過NS和NA報(bào)文交互，實(shí)現(xiàn)重復(fù)地址檢測。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測2.了解重復(fù)地址檢測機(jī)制分配給主機(jī)、且通過重復(fù)地址檢測前地址，稱試驗(yàn)地址（TentativeAddress）。主機(jī)不能使用試驗(yàn)地址。但加入兩個(gè)組播組：所有節(jié)點(diǎn)組播組、該實(shí)驗(yàn)地址對應(yīng)Solicited-Node組播組。主機(jī)申請到試驗(yàn)地址，在Solicited-Node組，發(fā)送NS請求報(bào)文。如果收到主機(jī)回應(yīng)NA報(bào)文，證明該地址已被網(wǎng)絡(luò)上其它主機(jī)使用，該主機(jī)將不能使用該實(shí)驗(yàn)地址。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測3.了解重復(fù)地址檢測過程如圖所示，為R1配置IPv6地址。激活I(lǐng)Pv6協(xié)議，為接口配置2001::FFFF/64地址。該地址進(jìn)入Tentative狀態(tài)，此時(shí)，仍然不可用。下面分析DAD檢測過程。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測3.了解重復(fù)地址檢測過程DAD檢測過程通過NS和NA報(bào)文交互實(shí)現(xiàn)，如圖顯示檢測過程。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測3.了解重復(fù)地址檢測過程（1）節(jié)點(diǎn)主機(jī)發(fā)起NS消息，申請DAD重復(fù)地址檢測首先，路由器R1向本地的鏈路上以組播的方式，發(fā)送一個(gè)NS消息（ICMPv6報(bào)文，類型135），此時(shí)獲取還是試驗(yàn)地址，并未正式指定。因此，該NS報(bào)文源地址為未指定地址（::）；目的地址為DAD檢測Tentative地址（2001::FFFF）對應(yīng)被請求節(jié)點(diǎn)組播地址（FF02::1:FF00:FFFF）；內(nèi)容為進(jìn)行DAD檢測目標(biāo)地址（2001::FFFF），開啟重復(fù)地址檢測。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測3.了解重復(fù)地址檢測過程（2）無應(yīng)答NA報(bào)文，DAD檢測成功；申請單播地址具有唯一性，可用NS報(bào)文發(fā)到鏈路（默認(rèn)發(fā)一次NS報(bào)文），所有節(jié)點(diǎn)收到NS消息。由于沒有加入該地址對應(yīng)的被請求節(jié)點(diǎn)組播組，收到這個(gè)NS消息，丟棄。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，沒有收到應(yīng)答NA報(bào)文，認(rèn)為單播地址（2001::FFFF）鏈路上唯一，可以使用。【技術(shù)介紹】6.3.3重復(fù)地址檢測3.了解重復(fù)地址檢測過程（3）有應(yīng)答NA報(bào)文，DAD檢測失敗，申請單播地址不可用如圖6所示，R2路由器收到消息，接口配置2001::FFFF地址，加入組播組（FF02::1:FF00:FFFF）。R2路由器收到該報(bào)文，內(nèi)容是“進(jìn)行IPv6試驗(yàn)地址DAD檢測內(nèi)容”。攜帶試驗(yàn)地址與本地接口地址重復(fù)。R2路由器回送NA報(bào)文（ICMPv6，類型136），該消息目的地址是本地鏈路上所有節(jié)點(diǎn)組播地址（FF02::1）；在報(bào)文中攜帶目標(biāo)地址2001::FFFF及接口MAC地址。【技術(shù)介紹】3.了解重復(fù)地址檢測過程（4）申請DAD檢測主機(jī)，標(biāo)記重復(fù)地址信息路由器R1收到NA報(bào)文：NA報(bào)文源地址為節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文接口鏈路本地；S請求標(biāo)志位為0；O覆蓋標(biāo)志置為1。收到應(yīng)答NA報(bào)文，表明地址已被其它節(jié)點(diǎn)使用，申請單播地址不可用。因此，將該地址標(biāo)記為Duplicated（重復(fù)的），該地址將不能用于通信。【技術(shù)介紹】3.了解重復(fù)地址檢測過程（4）申請DAD檢測主機(jī)，標(biāo)記重復(fù)地址信息在路由器R1上使用以下命令，查看接口的工作狀態(tài)，如下所示。R1#showipv6interfaceGI0/0GigabitEthernet0/0currentstate：UPIPv6protocolcurrentstate：UPIPv6isenabled.link-localaddressisFE80:5489:98FF:FEC8:1111Globalunicastaddress(es):【技術(shù)介紹】3.了解重復(fù)地址檢測過程（4）申請DAD檢測主機(jī)，標(biāo)記重復(fù)地址信息2001::FFFF，subnetis2001::/64[DUPLICATE]Joinedgroupaddress(es):FF02::1:FF00:FFFFFF02::1:FFC8:1111FF02::2FF02::1MTUis1500bytesNDDADisenabled,numberofDADattempts:1【技術(shù)介紹】3.了解重復(fù)地址檢測過程（4）申請DAD檢測主機(jī)，標(biāo)記重復(fù)地址信息路由器R2發(fā)現(xiàn)NS報(bào)文進(jìn)行DAD檢測的試驗(yàn)地址，也是自己一個(gè)試驗(yàn)地址，路由器R2放棄使用這個(gè)地址作為接口地址。不再發(fā)送NA報(bào)文。路由器R2進(jìn)行DAD檢測地址，是正常使用地址。路由器R2向該地址ALL-NODES組播組，發(fā)送NA報(bào)文，包含正常使用地址。路由器R1收到消息，發(fā)現(xiàn)自身試驗(yàn)地址是重復(fù)地址，棄用該地址。備注：IPv6對任播地址不進(jìn)行DAD檢測，因?yàn)槿尾サ刂房梢员环峙浣o多個(gè)接口。【技術(shù)介紹】6.3.4了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置過程1．什么是無狀態(tài)地址自動(dòng)配置無狀態(tài)地址自動(dòng)配置（Statelessautoconfiguration）實(shí)現(xiàn)即插即用，自動(dòng)配置IPv6地址，不僅減輕網(wǎng)絡(luò)管理負(fù)擔(dān)，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無縫遷移。無狀態(tài)地址自動(dòng)配置也使用RS和RA機(jī)制實(shí)現(xiàn)，包含兩個(gè)階段：鏈路本地地址的配置階段；可聚合全球唯一單播地址的配置階段。【技術(shù)介紹】2．了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置過程IPv6主機(jī)無狀態(tài)自動(dòng)配置過程，分以下過程。（1）根據(jù)EUI-64接口標(biāo)識(shí)符，產(chǎn)生鏈路本地地址。（2）發(fā)出鄰居請求，進(jìn)行重復(fù)地址檢測。如果地址沖突，則停止自動(dòng)配置，需要手工配置。如果地址不沖突，鏈路本地地址生效，具備本地鏈路通信能力。（5）主機(jī)發(fā)送RS報(bào)文（或接收路由器定期發(fā)送RA報(bào)文）。（6）根據(jù)RA報(bào)文中的前綴信息和EUI-64接口標(biāo)識(shí)，生成IPv6單播地址。【技術(shù)介紹】3.了解全球可聚合單播地址生成方法如圖顯示主機(jī)間交互NS/NA報(bào)文進(jìn)行DAD檢測，自動(dòng)獲得地址場景。【技術(shù)介紹】3.了解全球可聚合單播地址生成方法（1）主機(jī)根據(jù)接口，自動(dòng)產(chǎn)生鏈路本地（link-local）地址。對鏈路本地地址進(jìn)行DAD檢測：如果該地址不沖突，則可以啟用，具備通信能力。（2）主機(jī)使用鏈路本地地址發(fā)送RS報(bào)文。請求鏈路上路由器通告IPv6地址前綴，最多發(fā)送3個(gè)RS請求。（3）路由器收到RS報(bào)文，發(fā)送單播RA報(bào)文（攜帶無狀態(tài)地址自動(dòng)配置前綴）。即使沒有收到RS消息，路由器也周期性發(fā)送組播RA報(bào)文（默認(rèn)周期為200秒）。【技術(shù)介紹】6.3.4了解無狀態(tài)地址自動(dòng)配置過程3.了解全球可聚合單播地址生成方法（5）主機(jī)收到RA報(bào)文，獲得本地鏈路地址前綴，依據(jù)“前綴+接口ID”，生成臨時(shí)地址。（6）主機(jī)對生成IPv6地址進(jìn)行DAD檢測，發(fā)送NS報(bào)文，驗(yàn)證臨時(shí)地址唯一性。【技術(shù)介紹】1．什么是路由器重定向路由器使用重定向消息，通知主機(jī)在同一條鏈路上，存在更優(yōu)轉(zhuǎn)發(fā)IPv6報(bào)文路由器。接收重定向消息主機(jī)，根據(jù)重定向消息中攜帶新路由器地址，修改本地路由表。

6.4了解路由器重定向技術(shù)【技術(shù)介紹】2．了解路由器重定向原因在如下情況，引起路由器向主機(jī)發(fā)送重定向報(bào)文。（1）主機(jī)發(fā)送報(bào)文的目的地址，不是一個(gè)組播地址。（2）報(bào)文并非通過路由，轉(zhuǎn)發(fā)給本地路由器。（3）經(jīng)過路由計(jì)算后，路由的下一跳出口是接收報(bào)文的接口。（4）路由器發(fā)現(xiàn)報(bào)文的最佳下一跳IPv6地址，和報(bào)文的源IPv6地址處于同一網(wǎng)段。（5）路由器檢查收到的報(bào)文的源地址，發(fā)現(xiàn)自身的鄰居表中，有用該地址作為可聚合全球唯一單播地址或鏈路本地地址的鄰居存在。【技術(shù)介紹】3．了解路由器重定向過程在IPv6中，路由器使用NDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)重定向。如圖所示，主機(jī)A默認(rèn)路由器為RouterA，如果主機(jī)A想發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文到主機(jī)B，路由器重定向機(jī)制經(jīng)過以下過程。【技術(shù)介紹】3．了解路由器重定向過程（1）主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文到網(wǎng)關(guān)路由器RouterA。經(jīng)過RouterB到達(dá)主機(jī)B，RouterB路由器是鏈路上和主機(jī)B通信最好選擇。（2）RouterA向主機(jī)A發(fā)送重定向報(bào)文，目標(biāo)地址中含有RouterB的IPv6地址，報(bào)文選項(xiàng)中有路由器RouterB的鏈路層mac地址。（3）主機(jī)A獲悉RouterB是到達(dá)主機(jī)B最佳路徑，修改緩存表。再發(fā)送到主機(jī)B報(bào)文時(shí)，優(yōu)先發(fā)到下一跳網(wǎng)關(guān)RouterB，重定向完成。【技術(shù)介紹】4．了解重定向消息報(bào)文路由器通過重定向報(bào)文，通知鏈路上主機(jī)，到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，有更好下一跳地址。如圖所示重定向報(bào)文，使用ICMPv6消息報(bào)文封裝。Type字段值為137，報(bào)文中攜帶新的下一跳地址。【技術(shù)介紹】4．了解重定向消息報(bào)文（1）目標(biāo)地址（TargetAddress）到達(dá)目的地址更好的下一跳地址，長度為16字節(jié)。如果目標(biāo)地址為路由器，必須使用路由器的鏈路本地地址。如果目標(biāo)地址是節(jié)點(diǎn)主機(jī)，則目標(biāo)地址和IPv6數(shù)據(jù)包中的目的地址保持一致。（2）目的地址（DestinationAddress）IPv6數(shù)據(jù)報(bào)文頭部的目的地址，長度為16字節(jié)。（3）選項(xiàng)（Options）選項(xiàng)字段包含兩種：一是目標(biāo)鏈路層MAC地址選項(xiàng)，具有更好的下一跳鏈路層MAC地址。二是重定向頭選項(xiàng)，觸發(fā)重定向報(bào)文的數(shù)據(jù)報(bào)文的摘要，取報(bào)文中盡可能多的部分進(jìn)行填充。【技術(shù)介紹】4．了解重定向消息報(bào)文根據(jù)目標(biāo)地址和目的地址的不同，重定向的報(bào)文分為以下兩種。一是目標(biāo)地址（TargetAddress）等同于目的地址（DestinationAddress），表示默認(rèn)路由器將下一跳重定向到鏈路上的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，也就是目的地址就在本地鏈路上。二是目標(biāo)地址（TargetAddress）不等同于目的地址（DestinationAddress），表示默認(rèn)路由器將下一跳重定向到另一臺(tái)路由器上。

6.4了解路由器重定向技術(shù)【任務(wù)實(shí)施】【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容為了解網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主機(jī)自動(dòng)獲取IPv6地址過程，通過Wireshark軟件捕獲路由器通告RA報(bào)文，深入了解路由器通告RA報(bào)文內(nèi)容，增強(qiáng)IPv6網(wǎng)絡(luò)地址管理和維護(hù)能力。如圖所示某園區(qū)網(wǎng)IPv6出口路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連互通。【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容【實(shí)施步驟】1．組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連互通按照任務(wù)要求連線、組網(wǎng)。限于篇幅，此處省略。2．完成路由器基礎(chǔ)配置登錄路由器設(shè)備，開啟路由器的自動(dòng)地址配置功能。3．啟動(dòng)WireShark工具軟件在測試主機(jī)上，開啟WireShark工具軟件，設(shè)置捕捉濾波器（Capture->Options）。【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容4．捕獲路由器通告RA消息報(bào)文企業(yè)網(wǎng)中的IPv6主機(jī)，根據(jù)需要主動(dòng)發(fā)送RS消息，發(fā)現(xiàn)鏈路上的路由器。企業(yè)網(wǎng)出口路由器周期性通過組播方式，發(fā)送路由器通告消息RA。首先，在路由器上手動(dòng)配置IPv6地址。【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容4．捕獲路由器通告RA消息報(bào)文然后，在主機(jī)上使用“pingipv6-aipv6-address”命令測試網(wǎng)絡(luò)連通。通過WireShark工具軟件，捕捉到路由器通告消息RA報(bào)文如圖所示。【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容4．捕獲路由器通告RA消息報(bào)文其中，鄰居通告報(bào)文中Flags字段解釋如圖所示。【技術(shù)實(shí)踐】使用WireShark分析RA消息報(bào)文內(nèi)容4．捕獲路由器通告RA消息報(bào)文R：路由器標(biāo)記。置1時(shí)，R位指出發(fā)送者是路由器。S：請求標(biāo)記。置1時(shí)，指出通告被發(fā)送，以響應(yīng)來自目的地址NeighborSolicitation。O：替代標(biāo)記。替代標(biāo)志，1表示通