值得学习的ICMPv6 协议

在IPv4中，路由器使用ICMP向源节点报告向目的地传输IP报文过程中的错误和信息。它为诊断、信息通知和管理目的定义了一些消息，如目的不可达、报文超长、超时、回显请求和回显应答等。在IPv6中，ICMPv6除了提供ICMPv4常用的功能之外，还作为其他一些功能的基础，如邻居发现、无状态地址配置（包括重复地址检测）、PMTU发现等。

ICMPv6的协议类型号（即IPv6报文中的Next Header字段的值）为58。ICMPv6报文的格式：

报文中部分各字段的含义如下：

• Type：表明消息的类型，0～127表示错误报文类型，128～255表示消息报文类型。
• Code：表示此消息类型细分的类型。
• Checksum：表示ICMPv6报文的校验和。

ICMPv6错误报文用于报告在转发IPv6报文过程中出现的错误。ICMPv6目的不可达错误报文可以分为以下5种：

• 0：没有能到达目标的路由（路由表中，没有与目标相匹配的路由）
• 1：与目标的通信被管理策略禁止（与目标的通信被管理策略禁止，通常是被防火墙丢弃）
• 2：超出源站的地址范围（目标节点地址不在源站点地址的范围内。当数据包被一个不在源地址范围内的网络接口转发时，由路由器发送该类型报文）
• 3：地址不可到达（目的地址不可到达。在无法解析目标的链路层地址时，发送该类型报文）
• 4：端口不可到达（通常是由于包含UDP报文的IPV6数据包到达了目标，但是在目标中却没有应用程序侦听UDP端口）

ICMPv6信息报文提供诊断功能和附加的主机功能，比如组播侦听发现和邻居发现。常见的ICMPv6信息报文主要包括Echo Request（回显请求）报文和Echo Reply（回显应答）报文，这两种报文也就是通常使用的Ping报文。

• 回显请求报文：将回显请求报文发送到目标节点，以使目标节点立即发回一个回显应答报文。回显请求报文的Type字段值为128,Code字段的值为0。
• 回显应答报文：当收到一个回显请求报文时，ICMPv6会用回显应答报文响应。回显应答报文的Type字段的值为129,Code字段的值为0。

在IPv4中，报文如果过大，必须要分片进行发送，所以在每个节点发送报文之前，设备都会根据发送接口的MTU来对报文进行分片。但是在IPv6中，为了减少中间转发设备的处理压力，中间转发设备不对IPv6报文进行分片，报文将由发送者进行分片。当中间转发设备的接口收到一个报文后，如果发现报文长度比转发接口的MTU值大，则会将其丢弃；同时将转发接口的MTU值通过ICMPv6的报文过大错误报文发给源端主机，源端主机以该值重新发送IPv6报文，这样带来了额外流量开销。PMTU发现协议可以动态地收集整条传输路径上各链路的MTU值，减少由重传带来的额外流量开销。

PMTU协议是通过ICMPv6的报文过大错误报文来完成的。首先源节点假设PMTU就是其出接口的MTU，发出一个试探性的报文，当转发路径上存在一个小于当前假设的PMTU时，转发设备就会向源节点发送报文过大错误报文，并且携带自己的MTU值，此后源节点将PMTU的假设值更改为新收到的MTU值，然后继续发送报文。如此反复，直到报文到达目的地之后，源节点就能获得到达目的地的PMTU了。

PMTU的工作过程如图下图所示：

该示例中，整条传输路径包含了4条链路，每条链路的MTU分别是1500 Byte、1400 Byte和1300 Byte，当源节点发送一个分片报文的时候，首先按照PMTU为1500 Byte进行分片并发送分片报文，当到达MTU为1400 Byte的出接口时，设备返回报文过大错误报文，同时携带MTU值为1400 Byte的信息。源节点接收到之后会将报文重新按照PMTU为1400 Byte进行分片，并再次发送一个分片报文，当分片报文到达MTU值为1300 Byte的出接口时，同样返回报文过大错误报文，携带MTU值为1300 Byte的信息。之后源节点重新按照PMTU为1300 Byte进行分片并发送分片报文，最终到达目的地，这样就找到了该路径的PMTU。

由于IPv6要求链路层所支持的最小MTU为1280 Byte，所以PMTU的值必须大于等于1280 Byte。建议将1500 Byte作为链路的PMTU值。