六、IPv6基础知识-地址配置方式

1.IPv6地址配置方式

1. 静态：手工配置静态地址
2. 动态：
   1. 无状态地址自动配置：基于NDP实现，不需要IPv6地址分配服务器保存和管理每个节点的状态信息
   2. 有状态地址自动配置：基于DHCPv6实现，IPv6地址分配服务器必须保存每个节点的状态信息，并管理这些保存的信息

2.无状态地址自动配置

无状态自动配置过程

1. PC1根据本地的接口ID自动生成链路本地地址：FE80::1002。
2. PC1对该链路本地地址进行DAD检测，如果该地址无冲突则可启用，此时PC1具备IPv6连接能力。
3. PC1发送RS报文，尝试在链路上发现IPv6路由器。
4. R1发送RA报文（携带可用于无状态地址自动配置的IPv6地址前缀2001:DB8::/64。路由器在没有收到RS报文时也能够主动发出RA报文）。
5. PC1解析路由器发送的RA报文，获得IPv6地址前缀，使用该前缀加上本地的接口ID生成IPv6单播地：2001:DB8::1002。
6. PC1对生成的IPv6单播地址进行DAD检测，如果没有检测到冲突，则启用该地址。

 RA报文部分字段

1. M/O bit位
    M表示如何获取IPv6地址前缀，O表示如何获取其他参数
	1. M=1,O=1：主机用DHCPv6来执行地址和其他参数的配置
	2. M=0,O=0：
        对应无DHCPv6设备的网络
        主机通过RA获取前缀信息配置无状态地址
        并且用其他方法（手动配置）配置其他参数
	3. M=0,O=1：用RA获取前缀信息配置无状态地址，用DHCPv6配置其他主机参数
	4. M=1,O=0：DHCPv6仅用于地址配置，不用于配置其他参数
	5. 命令：
		可将M-bit设置为1：
			ipv6 nd autoconfig managed-address-flag
		可将O-bit设置为1：
			ipv6 nd autoconfig other-flag
2. A bit位：
	1. 指示终端设备是否能使用该前缀进行无状态地址自动配置
	2. 使用如下命令将该比特位设置为0： 
        ipv6 nd ra prefix 2001:DB8:: 64 2592000 604800 no-autoconfig 

 可用生存时间和优先存活时间

1. 当终端获取到前缀并生成IPv6单播地址后，首先进入Tentative状态
2. 在通过DAD后，该地址将进入Preferred状态，并在Preferred lifetime内保持该状态
3. 在Preferred状态，终端可以正常收发报文
4. Preferred lifetime超时后，地址进入Deprecated状态，并在Valid lifetime内保持该状态
5. 在Deprecated状态，该地址仍然有效，现有的连接可以继续使用该地址，但是无法使用该地址建立新的连接
6. 当Valid lifetime超时后，地址进入Invalid状态，表示该地址无法继续使用

3.DHCPv6

        支持对客户端分配IPv6前缀、IPv6地址和其他网络配置参数，并记录这些信息，便于网络管理

DHCPv6分类

        1.DHCPv6有状态自动配置

        2.DHCPv6无状态自动配置

        3.DHCPv6 PD（Prefix Delegation，前缀代理）自动配置

DHCPv6角色

        DHCPv6 Client：DHCPv6客户端

                通过与DHCPv6服务器进行报文交互，获取IPv6地址/前缀和其他网络配置参数，完成自身的网络配置。

        DHCPv6 Server：DHCPv6服务器

                负责处理来自客户端或中继的地址分配、地址续租、地址释放等请求，为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。

        DHCPv6 Relay：DHCPv6中继

                负责转发来自客户端或服务器的DHCPv6报文，协助DHCPv6客户端和DHCPv6服务器完成地址配置功能。

DHCPv6有状态自动配置

四步交互

1. DHCPv6客户端发送Solicit消息，请求DHCPv6服务器为其分配IPv6地址/前缀和网络配置参数。
2. DHCPv6服务器回复Advertise消息，通知客户端可以为其分配的地址/前缀和网络配置参数。
3. 如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise消息，则根据消息接收的先后顺序、服务器优先级等，选择其中一台服务器，并向该服务器发送Request消息，请求服务器确认为其分配地址/前缀和网络配置参数。
4. DHCPv6服务器回复Reply消息，确认将地址/前缀和网络配置参数分配给客户端使用。

两步交互

        适用场景：网络中只存在一台DHCPv6服务器的情况

1. DHCPv6客户端发送Solicit报文，携带Rapid Commit选项。
2. DHCPv6服务器接收到Solicit报文后，将会判断
   1. 如果DHCPv6服务器支持快速分配，则直接返回Reply报文，为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。
   2. 如果DHCPv6服务器不支持快速分配，则将采用四步交互方式。

DHCPv6无状态自动配置

        DHCPv6服务器为已经具有IPv6地址/前缀的客户端分配除地址/前缀以外的其他网络配置参数，该过程称为DHCPv6无状态自动配置。

前提条件：

        在主机生成链路本地地址并检测无地址冲突后，会首先发起路由器发现过程，即主机发送RS报文，路由器回应RA报文。如果RA报文中M-bit为0，O-bit为1，则表示主机将通过DHCPv6无状态自动配置来获取除地址/前缀外的其他配置参数，如DNS、SIP、SNTP等服务器配置信息等。

交互过程：

1. DHCPv6客户端以组播的方式向DHCPv6服务器发送Information-request报文，该报文中携带Option Request选项，指定客户端需要从服务器获取的配置参数。
2. 服务器收到该报文后，为客户端分配网络配置参数，并单播发送Reply报文将网络配置参数返回给客户端
3. 客户端检查Reply报文中提供的信息，如果与Information-request报文中请求的配置参数相符，则按照Reply报文中提供的参数进行网络配置；否则，忽略该参数。

 DHCPv6 PD自动配置

        解决：在一个层次化的网络结构中，手工指定不同层次的IPv6地址配置带来的IPv6地址扩展性不佳和不利于IPv6地址的统一规划管理的问题

        场景：一般用于网络中存在路由器需要继续为下连的IPv6主机分配前缀的场景，实现主机的地址自动配置

1. DHCPv6客户端发送Solicit报文，请求DHCPv6服务器为其分配IA_NA地址和IA_PD前缀。
2. DHCPv6服务器回复Advertise报文，通知客户端可以为其分配的IPv6地址和前缀。
3. 如果客户端接收到多个服务器回复的Advertise报文，则根据Advertise报文中的服务器优先级等参数，选择优先级最高的一台服务器（若服务器优先级一样，则选择带有该客户端需要的配置参数的Advertise报文） ，并向其发送Request报文，请求为其分配地址/前缀。
4. DHCPv6服务器回复Reply报文，确认将IPv6地址/前缀分配给DHCPv6客户端。
5. DHCPv6客户端在收到PD前缀后，与终端进行RS/RA报文交互，在RA报文中将携带获取到的PD前缀下发至终端。

 DHCPv6中继工作过程

        当服务器和客户端不在一个网段时，需要使用到DHCPv6中继来完成IPv6地址/前缀和其他网络配置参数的获取。

1. DHCPv6客户端向所有DHCPv6服务器和DHCPv6中继的组播地址FF02::1:2发送请求报文。
2. DHCPv6中继收到客户端的报文后，将其封装在Relay-Forward报文的中继消息选项中，并将Relay-Forward报文发送给DHCPv6服务器或下一跳中继。
3. DHCPv6服务器从Relay-Forward报文中解析出DHCPv6客户端的请求，为DHCPv6客户端选取IPv6地址和其他配置参数，并将Relay-Reply报文发送给DHCPv6中继。
4. DHCPv6中继从Relay-Reply报文中解析出DHCPv6服务器的应答，转发给DHCPv6客户端。

地址/前缀租约更新

情况1：

1. DHCPv6客户端在T1时刻（默认为Preferred Lifetime的1/2）发送Renew报文进行地址/前缀租约更新请求。
2. 如果DHCPv6客户端可以继续使用该地址/前缀，则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文，通知DHCPv6客户端已经成功更新地址/前缀租约。
3. 否则，DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知DHCPv6客户端不能获得新的租约

情况2：

1. DHCPv6客户端在T1时刻发送Renew请求更新租约，但是没有收到DHCPv6服务器的回应报文。
2. DHCPv6客户端在T2时刻，向所有DHCPv6服务器组播发送Rebind报文请求更新租约
3. 如果DHCPv6客户端可以继续使用该地址/前缀，则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文，通知DHCPv6客户端已经成功更新地址/前缀租约。
4. 否则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知DHCPv6客户端不能获得新的租约。