ICMPv6和IPv6 NDP
阅读原文时间:2023年07月09日阅读:3

1. ICMPv6

IPV4使用ICMP做很多事情,诸如目的地不可达等错误消息以及ping和traceroute等诊断功能。ICMPv6也提供了这些功能,但不同的是,它不是独立的第3层协议。ICMPV6是IPV6不可分割的部分,其信息包含在基本IPv6报头后面的扩展报头中ICMPv6新增了一项功能:默认情况下,可通过ICMPv6过程“路径MTU发现”来避免IPv6对分组进行分段。

路径MTU发现过程工作原理:源节点发送一个分组,其长度为本地链路的MTU。在该分组前往目的地的过程中,如果链路的MTU小于该分组的长度,中间路由器就会向源节点发送消息“分组太大”。这条消息向源节点指出了当前链路支持的最大分组长度,并要求源节点发送可穿越该链路的小分组、这个讨程不断持续下去,直到到达目的地,此时源节点便知道了该传输路径的MTU。接下来,传输其他数据分组时,源节点将确保分组不会被分段。

ICMPv6接管了发现本地链路上其他设备的地址的任务;在IPV4中,这项任务由地址解析协议负责,但ICMPV6将这种协议重命名为邻居发现协议(NDP)。这个过程是使用被称为请求节点地址(solicited node address)的组播地址完成的,每台主机连接到网络时都会加入这个组播组。为生成请求节点地址,在FF02:0:0:0:0:1:FF/104末尾加上目标主机的IPV6地址的最后24位。查询请求节点地址时,相应的主机将返回其第2层地址。网络设备也以类似的方式发现和跟踪相邻设备。前面介绍RA和RS消息时说过,它们使用组播来请求和发送地址信息,这也是ICMPv6的邻居发现功能。

在IPV4中,主机使用IGMP协议来告诉本地路由器,它要加入特定的组播组并接收发送给该组播组的数据流。这种IGMP功能已被ICMPv6取代,并被重命名为组播侦听者发现(multicast listener discovery)。

2. 邻居发现协议(NDP)

IPv6 ND的应用方式和协议栈位置

NDP以不同方式应用到主机和路由器。

  

IPv6 ND和其相应的IPv4协议组(ARP、IPCP等)的不同位置。IPv4相同链路相关协议在ARP/RARP(链路层之上)和ICMP(运行于IP之上)之间分割。IPv6 ND完全在ICMP之内。

协议操作总结

列表:

  • * 在线IPV6地址和相应的链路层地址列表;
    • 邻居状态表(可达的,不可达的);
    • 特定主权:
      • 在线前缀列表;
      • 在线路由器列表;
      • 缺省路由器列表(乐意成为缺省路由器的在线路由器)。

消息:

  • * 邻居请求(NS):
    • 邻居公告(NA):
    • 路由器请求(RS):
    • 路由器公告(RA):
    • 重定向:
    • 反向邻居请求(INS);
    • 反向邻居公告(INA)。

NDP直接位于IPV6/ICMP之上产生了一系列值得澄清的问题。

当进行匹配的一个给定目的地址的链路层地址不知道时,寻求该关联的节点必须将其请求发送到更广大的侦听节点。在IPV4中,使用MAC层广播做到这点。在IPV6中,节点在这个请求中使用组播。使用的组播组是被请求节点组播组(具有链路本地范围)

注意:当知道一个前级的链路层地址之后,邻居请求可能再次发送,以确认关联信息(IP地址,链路层地址)。在此情况下,请求直接单播到目的地。

源和目的地:

当一个节点使用NDP获得其自己的地址时(参见“自动配置”部分),出现了另一个问题。它需要用于其请求的一个源地址,但还没有这样的地址。在这样的情况下,它能够将IPV6非指定地址(::)用做分组的SA。

鉴于地址解析消息发送到被请求节点组播地址(具有链路本地范围),其他NDP消息则意图到达所有节点或所有路由器。同时,SA可能是发送者的一个全局的或链路本地地址:后者总是优先使用,以最小化节点对重新缩比的依赖。下面是所有特殊地址的列表,在NDP消息交换中节点能够将之用做源和

  • * 目的地址:
    • 所有节点组播地址(FF02::1,目的地);
    • 所有路由器组播地址(FF02::2,目的地);
    • 被请求节点组播地址(目的地);
    • 链路本地地址(源或目的地);
    • 非指定地址(:: 源)。

最后,IPv6节点使用两个算法来处理通过NDP搜集的信息:

  • * 下一跳确定算法。
    • 缺省路由器选择。