IPv6中NDP协议简介
本文介绍IPv6中一种重要协议——NDP协议。NDP协议是实现IPv6通信的重要协议之一,本文将详细介绍IPv6中NDP的协议实现过程和技术细节。
阅读本文,您需要又有一定的IPv6基础知识,您如果对此还存在困惑,欢迎查阅下列文章:IPv6报文格式讲解及其科学性探究、IPv6地址简介、IPv6各地址计算方式汇总。
一、NDP协议概述
NDP协议,即Neighbor Discovery Protocol,邻居发现协议,是IPv6中一种重要协议。NDP协议定义在ICMPv6中,属于ICMPv6的消息型报文。NDP协议由RFC2461定义,主要用于IPv6中的数据通信。
二、NDP协议定义报文
在NDP协议中,定义了5种报文:
1、RA报文,Type=134,即Router Advertisement,路由器公告报文,该报文主要是路由器用来周期性的发布自身的hop limit 、link MTU等消息。
2、RS报文,Type=133,即Router Solicitation,路由器信息请求报文,该报文用于请求RA报文,当设备刚上线时,可能会使用该报文请求路由器发送RA报文,该报文可以使得路由器立即发送RA报文而不用等待RA周期。
3、NS报文,Type=135,即Neighbor Solicitation,邻居请求报文,该报文用于请求地址解析。
4、NA报文,Type=136,即Neighbor Advertisements,邻居公告报文,该报文用于答复NS报文,完成地址解析和报文刷新等功能。
5、Redirect报文,Type=137,当路由器发现更好的报文转发路径时,会使用该报文通知其他设备。
三、NDP协议作用
NDP协议在IPv6中主要有以下作用:
1、地址解析
所谓地址解析功能,就是替代IPv4中的ARP协议,实现寻找指定IPv6地址对应的MAC地址,该功能主要使用了NS报文和NA报文。
有关该功能的实现原理及细节请见IPv6地址解析详解
2、地址冲突检测
所谓地址冲突检测,就是类似于IPv4中的免费ARP报文功能,主要用于在设备刚上线时查询网络中有无与自己接口IPv6地址相同的IP地址,该功能的实现使用了NS和NA报文。
该功能的实现与地址解析类似,只不过将地址解析中的NS报文源IP地址换成了要检测IPv6地址的被请求节点组播地址,把目的地址换成了ff02::1,该地址是所有运行IPv6协议栈的设备都会监听的一个组播地址,如果接受到了NA回应,说明网络中存在与自己相同的IPv6地址,因此IPv6会把该接口的IP地址设为不可用。如果没有收到NA报文,则说明网络中没有冲突,因此接口IP地址就可以正常使用了。
有关该功能的实现可以参考下列文章的最后一节:IPv6邻居状态与邻居检测机制
3、邻居不可达检测
所谓邻居不可达检测,是IPv6中独特的机制,不同于IPv4的ARP缓存表项,IPv6会维持一个邻居表,当长时间不与该邻居通信后,就会把该邻居的状态置为STALE(陈旧),这样状态的邻居不能够与其直接进行通信,必须要进行邻居不可达检测。该功能的实现依托于NS和NA报文。在华为中,邻居不可达检测又被称为邻居状态监测。
有关该功能的实现原理及细节请见:IPv6邻居状态与邻居检测机制
4、无状态地址配置
所谓无状态地址配置,简称SLAAC,是IPv6中独有的特性。可以实现IPv6设备的即插即用。(DHCP实现的地址配置又叫做有状态地址配置,这里的无状态地址配置与之功能上类似)也可以利用无状态地址配置实现类似VRRP的功能。IPv6无状态地址配置使用了RS和RA报文。
有关该功能的实现原理及细节请见:IPv6 SLAAC原理详解及配置
5、重定向
所谓重定向,是IPv6中与ICMPv4重定向报文类似的一种功能,主要应用于以下场合:
假设在上面的拓扑图中,R3上配置了一条默认路由指向R2,现在假设R3要访问R1上的Loopback地址,这时它把数据包发送给了R2,那么在R2看来,该数据包是从接口G0/0/0发送过来的,但是该数据包出接口也是G0/0/0,因此它意识到网络中存在次优路径。这时,尽管R2还会转发该访问数据包,但是同时会向R3发送一个重定向报文,以告知R3,发往该IP的数据包可以不要发送给我,而是发送给R1的G0/0/0口的IP地址。
尽管重定向机制设计的比较合理,但是在路由器看来,其数据包的转发都是基于路由表,因此此时尽管R3收到了该重定向报文,但是不会按照重定向报文的指示转发数据包。
此外,如果R3是一个主机,收到了重定向报文,考虑到安全性,微软系列的主机也不会更改转发的目的地址。
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