IIPv6NDP的各種報文

1、IPv6 NDP,Overview,IPv6報頭 IPv6 NDP的各種報文 IPv6 NDP各種機制 IPv6 PMTU機制,Version(4-bit):IP版本，該字段值為6 Traffic Class(8-bit):流量分類，與IPv4包頭的TOS類似 Flow Label(20-bit):流標(biāo)簽，用來標(biāo)記IPv6數(shù)據(jù)包的一個流 Payload Length(16-bit):有效載荷的長度，有效載荷為緊跟IPv6包頭的 數(shù)據(jù)包的其他部分 Next Header(8-bit):處理選項字段，分段，安全，移動性，松散源路由， 記錄路由等的新方式 Hop Limit:(8-bit):定義IP

2、數(shù)據(jù)包所能經(jīng)過的最大跳數(shù)，每跳一次將此值減1 Source Address(128-bit):IP數(shù)據(jù)包的源地址 Destination Address(128-bit):IP數(shù)據(jù)包的目的地址,IPv6 Flow Label(RFC 1809/3697),Flow的定義:由某一特定的源到某一特定的單播，任意播或者組播目的地的一系列的有次序的被打上標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包 用途:根據(jù)IPv6包頭的固定字段（flow label option）使IPv6的flow數(shù)據(jù)包更高效的處理 對于標(biāo)識flow的需求: 1.一個flow 由source address ,flow label,destination標(biāo)識

3、2.每個flow的flow label由源節(jié)點生成，數(shù)據(jù)包中的flow label字段為非0，避免多個流復(fù)用同一flow label id 對于flow state 建立方法的需求: 1.每種方法必須提供flow state建立后的清除方法 2.如果設(shè)備不支持請求的flow state 建立，每種方法能恢復(fù)至原來的狀態(tài),IPv6 Extension Header,IPv6 Extension Header,擴展頭的排列順序: 1.Hop-by-Hop Options header 2.Destination Options header (for intermediate destinatio

4、ns when the Routing header is present) 3.Routing header 4.Fragment header 5.Authentication header 6.Encapsulating Security Payload header 7.Destination Options header (for the final destination) 8. 高層協(xié)議(TCP,UDP) 注：除了Hop-by-Hop Options header,其它的擴展頭在傳輸過程中, 中間節(jié)點不對其做處理,處理擴展頭的節(jié)點按擴展頭順序處理，而不能挑選某個header,IP

5、v6 Extension Header,IPv6 Header Next Header = 6 (TCP),TCP Segment,IPv6 Header Next Header = 43 (Routing),TCP Segment,Routing Header Next Header = 6 (TCP),Authentication Header Next Header = 6 (TCP),IPv6 Header Next Header = 43 (Routing),Routing Header Next Header = 51 (AH),TCP Segment,IPv6 Extension

6、 Header,Hop-by-Hop 擴展頭（type=0）： 介紹:該字段由傳送路徑上的每個節(jié)點和路由器讀取并處理 用途:主要用于巨型數(shù)據(jù)包（RFC2675）和路由器警報(RFC 2711)，e.g :RSVP,MLD report etc） 報文格式: Next Header(8-bit):標(biāo)識下一個包頭 Hdr ext Len(8-bit):Hop-by-hop option的長度，不統(tǒng)計前1個字節(jié) Options（變長）:包含一個或多個TLV Pad1,PadN:用于填充報文Options剩余部分， 對齊報文,以下類似,Next hdr,Hdr ext Len,Options,Opti

7、ons,IPv6 Extension Header,Routing Header(type=43) 介紹：在數(shù)據(jù)包發(fā)往目的地的途中，該包頭能夠被IPv6源節(jié)點用來強制數(shù)據(jù)包經(jīng)過特定的路由器。當(dāng)路由類型字段設(shè)為0時，在路由包頭可以指定中間路由器列表，類似IPv4的松散源路由選項。 用途：主要用于移動IP 報文格式: Next hdr(8-bit):標(biāo)識下一個包頭 Hdr ext Len(8-bit):擴展頭長度，不統(tǒng)計前1個字節(jié) Routing type(8-bit):標(biāo)識路由頭類型 Segment Left(8-bit):剩余的seg數(shù)目 Type-specific data(變長):由Rou

8、ting type決定， Routing type0時該段保留前4bytes,后跟沿途路由器的 address-list Pad1,PadN:用于填充報文Options剩余部分， 對齊報文,以下類似,Next hdr,Hdr ext len,Routing type,Seg Left,type-specific data,IPv6 Extension Header,Fragment Header（type=44） 介紹:只能源節(jié)點用來將大于傳輸路徑的PMTU的數(shù)據(jù)包進行分段，與IPv4不同，IPv6在源節(jié)點進行分段，而不能在中間的節(jié)點進行分段（使用PMTU機制進行檢測路徑最小的MTU） 報文格

9、式: Next Header:標(biāo)識下一個包頭 Resvd:0 Fragment Offset:分片報文的偏移 Res:0 M:1表示more frag,0表示last frag Identification:分片產(chǎn)生的ID,對于發(fā)往同一目的的不同分片報文，該ID不同,Next header,Resvd,Fra offset,Res,M,Identification,數(shù)據(jù)包的分片：,Unfragmentable part,Fragmentable part,Unfragmentable part,First fragment,Fragment header,Unfragmentable part

10、,Second fragment,Fragment header,Unfragmentable part,Third fragment,Fragment header,Original IPv6 Packet,數(shù)據(jù)包的重組：,Unfragmentable part,Fragmentable part,Unfragmentable part,Fragmentable part,Fragment header,Unfragmentable part,Fragmentable part,Fragment header,Unfragmentable part,Fragmentable part,Fra

11、gment header,Original IPv6 Packet,IPv6 Extension Header,Destination Options Header(type=60) 介紹:承載數(shù)據(jù)包目的節(jié)點所需要的可選信息 用途:IETF暫時建議使用該擴展頭在移動節(jié)點和家鄉(xiāng)代理之間交換注冊信息 報文格式: Next Header(8-bit):標(biāo)識下一個包頭 Hdr ext Len(8-bit):Hop-by-hop option的長度，不統(tǒng)計前1個字節(jié) Options（變長）:包含一個或多個TLV Pad1,PadN:用于填充報文Options剩余部分， 對齊報文,以下類似,Next hd

12、r,Hdr ext Len,Options,Options,IPv6 Extension Header,No Next Header(type=59) 介紹:用于表示后面沒有擴展頭跟該在該擴展頭后面 Authentication header(type=51) 介紹:由IPsec使用，以提供認證，數(shù)據(jù)完整性和重放保護，確?；綢Pv6包頭中一些字段的保護 Encapsulating Security Payload header(type=50) 介紹:由IPsec使用，以提供認證數(shù)據(jù)完整性和重放保護和IPv6數(shù)據(jù)包的保密,IPv4 Header FieldChange in IPv6 Ver

13、sionNew value of 6 Internet Header LengthRemoved Type of ServiceTraffic Class field Total LengthPayload Length field IdentificationRemoved to Fragment header Fragmentation FlagsRemoved to Fragment header Fragment OffsetRemoved to Fragment header Time to LiveHop Limit field ProtocolNext Header field

14、Header ChecksumRemoved Source AddressSame, new 128-bit length Destination AddressSame, new 128-bit length OptionsRemoved (extension headers),IPv6 NDP,1.相關(guān)模塊: Router/Prefix Discovery Address Autoconfigration Duplicate Address Detection Address Resolution Host Sending algorithm (for host) Neighbor Unr

15、eachability Detection Redirect 2.需要用到的地址類型: 節(jié)點組播地址(FF02:1) 路由器組播地址(FF02:2) 被請求節(jié)點組播地址(FF02:1:FFXX:XXXX) 本地鏈路地址(FE80:/10) 未指定地址(:),IPv6 NDP,3.報文類型: Router Solicitation (type=133) Router Advertisement(type=134) Neighbor Solicitation(type=135) Neighbor Advertisement(type=136) Redirect(type=137),IPv6 NDP

16、 報文類型,RS報文 介紹:主機發(fā)送RS用于向Router請求并使其快速響應(yīng)發(fā)送RA 報文格式: IP包頭: Source Address:接口指定的地址或者未指定地址 Destination Address:FF02:2 Hop Limit :255 Authentication:啟用認證時設(shè)置 ICMP報文: Type(8-bit): 133 Code(8-bit): 0 Checksum(16-bit):校驗和 Reserved(32-bit):保留，置0 Options(變長):目前只定義了一個Source link-layer address,如果IP頭的源地址為未指定地址，則RS中

17、不能包含該項,Type,Code,Checksum,Reserved,Options。,IPv6 NDP 報文類型,RA報文 介紹:由Router周期性發(fā)送或者實時響應(yīng)接收到的RS 報文格式: IP包頭: Source Address:必須為自身的本地鏈路地址 Destination Address:FF02:1 Hop Limit:255 Authentication Header:啟用認證時設(shè)置 ICMP報文格式: Type(8-bit):134 Code(8-bit):0 Checksum(16-bit):校驗和 Cur Hop Limit(8-bit):在生成IP packet時設(shè)置默

18、認值，為0表示未指定 M(1-bit):標(biāo)識地址信息是否為有狀態(tài)自動配置機制 O(1-bit):標(biāo)識除地址信息之外的其他信息是否為有狀態(tài)自動配置機制 Reserved(6-bit):保留 Router Lifetime:秒為單位，通告host其作為默認路由器的時間，在該時間host接收并應(yīng)用其RA的option,為0時接收但不應(yīng)用該RA的option Reachable Time(32-bit):毫秒為單位，通告鄰居可達時間，用于鄰居不可達檢測機制，為0表示未指定 Retrans Time(32-bit):毫秒為單位，通告重傳NS的間隔，用于地址解析和鄰居不可達檢測機制，為0表示未指定 Opt

19、ions(變長):可以添加的Option有Source link-layer address,MTU,Prefix Information,Type,Code,Checksum,Rsrvd,Cur Hop Limit,M,O,Router Lifetime,Reachable time,Retrans Timer,Options.,IPv6 NDP 報文類型,NS報文 介紹:NS報文用于請求目標(biāo)節(jié)點的鏈路層地址，同時為其他節(jié)點提供自己的鏈路層地址,dst-ip為組播時用于地址解析，DAD檢測；為單播時用于鄰居不可達檢測 報文格式: IP包頭: Source Address:接口指定的地址或者未

20、指定地址 Destination Address:目標(biāo)地址對應(yīng)的被請求節(jié)點多播地址或者目標(biāo)地址 Hop Limit:255 Authentication Header:啟用認證時設(shè)置 ICMP報文格式: Type(8-bit):135 Code(8-bit):0 Checksum(16-bit):校驗和 Reserved(32-bit):保留 Target Address(128-bit):目標(biāo)地址 Options(變長):可以添加的option有 Source link-layer address，當(dāng)src-ip為(:)時不能 攜帶該option，其他src-ip為非(:)目的為組播必須攜帶

21、,Type,Code,Checksum,Reserved,Target Address,Options,IPv6 NDP 報文類型,NA報文 介紹:響應(yīng)接收到的NS或者更快的發(fā)送關(guān)于本節(jié)點的信息 報文格式: IP報文頭: Source Address:接口指定的地址 Destination Address:為響應(yīng)NS或者src-ip為非(:),則為NS報文的src-ip，其他為FF02:1 Hop Limit:255 Authentication Header:啟用認證時設(shè)置 ICMP報文頭: Type(8-bit):136 Code(8-bit):0 Checksum(16-bit):校驗和

22、 R(1-bit):置1表示該節(jié)點為Router,用于在鄰居不可達檢測中檢測Router是否轉(zhuǎn)變成host S(1-bit):Solicited-flag,置1表示響應(yīng)NS，用于鄰居不 可達檢測，不能在dst-ip為組播或者非被請求的NA設(shè)置 O(1-bit):置1表示NA提示需要更新cache中的鏈路層地址 Reserved(29bit):保留 Target Address(128-bit):對于響應(yīng)NS的NA，該字段為NS報文中的Target Address；非響應(yīng)NS的NA,該字段為鏈路層地址改變對應(yīng)的地址（如自己的地址），不能為組播地址,IPv6 NDP 報文類型,NA報文（續(xù)） Op

23、tions:可選的option有Target link-layer address,即目標(biāo)節(jié)點請求的鏈路層地址，對于組播請求的NS,必須包含該選項，對于單播請求的NS，應(yīng)該包含該選項，但不是必須的,Type,Code,Checksum,Reserved,Target Address,Options.,R,S,O,IPv6 NDP 報文類型,Redirect報文 介紹:通知host通往dst的更優(yōu)下一跳，或者dst就是本地鄰居 報文格式: IP報文頭: Source Address:接口的本地鏈路地址 Destination Address:觸發(fā)重定向的數(shù)據(jù)包的src-ip Hop Limit:

24、255 Authentication:啟用認證時設(shè)置 ICMP報文頭: Type（8-bit）:137 Code(8-bit):0 Checksum(16-bit):校驗和 Reserved(32-bit):保留 Target Address:如果為鄰居，則Tar Addr與Dst Addr一致；非鄰居時必須為最優(yōu)下一跳的本地鏈路地址 Destination Address:觸發(fā)重定向的數(shù)據(jù)包的dst-ip Options:可選的選項有 Target link-layer address,Redirected Header,Type,Code,Checksum,Reserved,Target

25、Address,Options.,Destination Address,IPv6 NDP 報文類型,選項報文 Source Link-layer Address(1) Target Link-layer Address(2) Prefix Information(3) Redirected Header(4) MTU(5) 注:Length為0的報文必須被丟棄; Length以8 octets為單位（1 octets 為8 bytes）,Type,Length,.,IPv6 NDP 報文類型,Source/Target Link-layer Address 介紹:包含發(fā)送者的鏈路層地址，用于

26、NS,RS,RA 報文格式: Type(8-bit):1為src LLA,2為tar LLA Length(8-bit):選項長度 Link layer address(變長):鏈路層地址,Type,Length,Link-layer Address.,IPv6 NDP 報文類型,Prefix Information 介紹:為地址自動配置機制提供地址前綴信息,僅用于RA 報文格式: Type(8-bit):3 Length(8-bit):4 Prefix Len(8-bit):前綴長度，0-128 L(1-bit):為1表示該地址可以訪問， 用于報文的收發(fā)，為0表示無法訪問 A(1-bit):

27、為1表示可以將該前綴用于自動配置， 為0不能將該前綴用于自動配置 Reserved1(6-bit):保留 Valid Lifetime(32-bit):地址的有效生存時間， 超時后該地址變?yōu)闊o效，不能用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 和接收dst-ip為該地址的報文，置0 xffffffff表示無限 Preferred Lifetime(32-bit):地址的優(yōu)選生存時間， 超時后，僅在節(jié)點沒有其他可用地址時作為src-ip用于通信 Reserved2(32-bit)：保留 Prefix(128-bit):前綴，由前綴長度字段指定其有效的位數(shù),Type,Length,Valid Lifetime,Prefered

28、 Lifetime,Reserved 2,Pre len,L,A,Rsvd,Prefix,IPv6 NDP 報文類型,Redirected Header 介紹:用于重定向報文，包含收到的觸發(fā)重定向的數(shù)據(jù)報文的信息 報文格式: Type(8-bit):4 Length(8-bit):長度 Reserved(48-bit):保留 IP header+data(變長，但重定向報文整體不超過1280B),Type,Length,Reserved,Reserved,IP header + data,IPv6 NDP 報文類型,MTU 介紹:用于通告鏈路的MTU值，用于RA 報文格式: Type(8-bi

29、t):5 Length(8-bit):1(8-octets) Reserved(16-bit):保留 MTU(32-bit):鏈路MTU值,Type,Length,Reserved,MTU,IPv6 NDP報文類型summary,ND 報文ND Option(s) Router SolicitationSource Link-Layer Address Router AdvertisementSource Link-Layer Address Prefix Information MTU Advertisement Interval Home Agent Information Route I

30、nformation Neighbor SolicitationSource Link-Layer Address Neighbor AdvertisementTarget Link-Layer Address RedirectRedirected Header Target Link-Layer Address,IPv6 NDPRouter/Prefix Discovery,1.節(jié)點在本鏈路上發(fā)現(xiàn)一個或者多個Router 2.Router 提供以下信息: Hop limit的默認值 stateful 和statefuless 地址配置協(xié)議 Reachability and retransmi

31、ssion 計時器 本鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴 本鏈路的MTU IPv6 移動性相關(guān)信息 路由信息 3.非請求RA發(fā)送間隔(MinRtrAdvInterval, MaxRtrAdvInterval): MaxRtrAdvInterval=600s, MinRtrAdvInterval=0.75*MaxRtrAdvInterval,IPv6 NDPRouter/Prefix Discovery,Router,Host A,Ethernet Header Destination MAC is 33-33-00-00-00-02 IPv6 Header Source Address is : Destinat

32、ion Address is FF02:2 Hop limit is 255 Router Solicitation Header,MAC: 00-B0-D0-E9-41-43 IP: none,MAC: 00-10-FF-D6-58-C0 IP: FE80:210:FFFF:FED6:58C0,IPv6 NDPRouter/Prefix Discovery,Host A,Ethernet Header Destination MAC is 33-33-00-00-00-01 IPv6 Header Source Address is FE80:210:FFFF:FED6:58C0 Desti

33、nation Address is FF02:1 Hop limit is 255 Router Advertisement Header Current Hop Limit, Flags, Router Lifetime, Reachable and Retransmission Timers Neighbor Discovery Options Source Link-Layer Address is 00-10-FF-D6-58-C0 MTU is 1500 Prefix Information is for 2000:1:2:3:/64,MAC: 00-10-FF-D6-58-C0 I

34、P: FE80:210:FFFF:FED6:58C0,Router, Send multicast Router Advertisement,Router Advertisement,MAC: 00-B0-D0-E9-41-43 IP: none,IPv6 NDPAddress Autoconfiguration(RFC2462),地址自動配置類型： 1.Stateless 接收RA報文，獲取前綴和其他信息 2.Stateful 通過DHCPv6協(xié)議獲取前綴和其他信息 3.Both 通過DHCPv6協(xié)議和接收RA報文獲取前綴和其他信息,IPv6 NDPAddress Autoconfigura

35、tion(RFC2462),地址狀態(tài)類型: Tentative 驗證地址唯一性時的狀態(tài) Valid 通過驗證后，地址唯一，設(shè)置valid timer和preferred timer又分為一下兩種狀態(tài): Preferred state:兩個計時器都未超時，節(jié)點可以用這個地址接收發(fā)送數(shù)據(jù) Deprecated state:preferred timer超時，僅在沒有其他地址可用的時候才用該地址進行報文的接收發(fā)送 Invalid Valid timer 超時，地址變?yōu)闊o效，不能進行報文的接收轉(zhuǎn)發(fā),Tentative,Preferred,Deprecated,Invalid,Preferred Lif

36、etime,Valid,Valid Lifetime,time,Use stateful address configuration protocol.,Stop address autoconfiguration.,A,Use stateful address configuration protocol.,Stop address autoconfiguration.,B,A,B,IPv6 NDPDuplicate Address Detection,使用NS報文來進行DAD: Target Address field 為要驗證的地址(Target address option中) 源地址

37、為（:）,目的地址為被請求節(jié)點組播地址 若地址重復(fù)，則檢測節(jié)點發(fā)送NA報文 目的地址為FF02:1,驗證DAD,組播NS報文,Host B,Host A,Tentative IP: 2000:1:2:3:100,MAC: 00-60-08-52-F9-D8 IP: 2000:1:2:3:100,Ethernet Header Dest MAC is 33-33-FF-52-F9-D8 IPv6 Header Source Address is : Destination Address is FF02:1:FF00:0100 Hop limit is 255 Neighbor Solicita

38、tion Header Target Address is 2000:1:2:3:100,地址重復(fù)，組播NA報文,Host B,Host A,Ethernet Header Destination MAC is 33-33-00-00-00-01 IPv6 Header Source Address is 2000:1:2:3:100 Destination Address is FF02:1 Hop limit is 255 Neighbor Advertisement Header Target Address is 2000:1:2:3:100 Neighbor Discovery Op

39、tion Target Link-Layer Address is 00-60-08-52-F9-D8,Tentative IP: 2000:1:2:3:100,MAC: 00-60-08-52-F9-D8 IP: 2000:1:2:3:100,IPv6 NDPAddress Resolution,介紹:首先，通過組播的NS和單播的NA報文的相互交換來獲取下一跳或者目的地址的鏈路層地址;其次，雙方主機更新自己的neighbor cache；然后，發(fā)送相關(guān)的單播流量 過程見next page,Host B,Host A,Ethernet Header Destination MAC is 33-

40、33-FF-02-6E-A5 IPv6 Header Source Address is FE80:210:5AFF:FEAA:20A2 Destination Address is FF02:1:FF02:6EA5 Hop limit is 255 Neighbor Solicitation Header Target Address is FE80:260:97FF:FE02:6EA5 Neighbor Discovery Option Source Link-Layer Address is 00-10-5A-AA-20-A2,MAC: 00-10-5A-AA-20-A2 IP: FE8

41、0:210:5AFF:FEAA:20A2,MAC: 00-60-97-02-6E-A5 IP: FE80:260:97FF:FE02:6EA5,組播的Neighbor Solicitation,單播的Neighbor Advertisement,Host B,Host A,Ethernet Header Destination MAC is 00-10-5A-AA-20-A2 IPv6 Header Source Address is FE80:260:97FF:FE02:6EA5 Destination Address is FE80:210:5AFF:FEAA:20A2 Hop limit

42、 is 255 Neighbor Advertisement Header Target Address is FE80:260:97FF:FE02:6EA5 Neighbor Discovery Option Target Link-Layer Address is 00-60-97-02-6E-A5,MAC: 00-10-5A-AA-20-A2 IP: FE80:210:5AFF:FEAA:20A2,MAC: 00-60-97-02-6E-A5 IP: FE80:260:97FF:FE02:6EA5,IPv6 NDP Host Sending algorithm,Host的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) Nei

43、ghbor cache 保存鄰居的on-link的ipv6 地址和起對應(yīng)的鏈路層地址，以及可達性狀態(tài),與ipv4的ARP cache類似 Destination cache 保存最近發(fā)送數(shù)據(jù)包中目的地址的下一跳信息 Prefix list 保存on-link的前綴列表 Default router list 保存公告自己為默認Router對應(yīng)的on-link 地址,Host的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),Prefix List,IPv6 NDPHost Sending algorithm,基本流程: 1.確定目的地址的下一跳 1)檢查destination cache 2)如果目的地址匹配prefix li

44、st中的前綴,則下一跳地址即目的地址 3)如果目的地址不匹配prefix list中的前綴,則下一跳地址為默認Router的地址 2.確定下一跳的鏈路層地址 1)檢查neighbor cache 2)若不存在，使用地址解析來獲取下一跳地址的鏈路層地址 3.以下一跳的鏈路層地址發(fā)送該數(shù)據(jù)包,Indicate an error.,Send packet using link-layer address of neighbor cache entry.,Set the next-hop address to the default router address.,IPv6 NDPHost Sendi

45、ng algorithm,IPv4 Neighbor FunctionIPv6 Neighbor Function ARP Request messageNeighbor Solicitation message ARP Reply messageNeighbor Advertisement message ARP cacheNeighbor cache Gratuitous ARPDuplicate address detection Router Solicitation message (optional)Router Solicitation (required) Router Advertisement message (optional)Router Advertisement (required) Redirect messageRedirect message,IPv4和IPv6的neighbor功能的總結(jié)和對比,IPv6 NDPNeighbor Unreachability Detection,鄰居節(jié)點在以下情況被認為可達: 最近接收了可達性確認報文 主要用于驗證通往