下一代IP协议-IPv6地址分配原理

地址分配是IP协议的一个最基本功能。在IPv4中地址分配依靠手动静态配置，动态配置DHCP。在IPv6中地址分配同样有静态分配和动态分配两种，但IPv6的动态分配要比IPv4的更为复杂。IPv6的地址分配分为有状态分配和无状态分配两种。

从上图看到，无状态分配使用SLACC分配ip地址，有状态使用DHCP分配IP地址。

无状态地址分配(SLAAC)

无状态地址分配定义在rfc4862。它依靠NDP来实现。

IPv6的无状态自动配置就像是IPv6的“迷你dhcp”服务器。运行IPv6的路由器可以为寻找IPv6地址的客户端提供网络的前缀和网关地址。IPv6使用NDP（邻居发现协议），使用RS（路由请求）和RA（路由器通告）消息，帮助IPv6设备自动配置IPv6地址。无状态地址配置的好处是在没有DHCP的网络中无需手动配置IP地址，省事省力。另外网络整体迁移容易，当一个站点的网络前缀发生变化时，主机能够方便地进行重新编址而不影响网络连接。

配置过程：

1、设备接口先确定自己的链路本地地址；

当接口刚刚使能或者刚刚连接到一个新网络时候，设备接口需要生成一个本地链路地址。本地链路地址以FE::0格式开头，后面填充接口的唯一标识，一般填充MAC地址。

2、验证该链路本地地址在链路上的唯一性；

这个依靠邻居发现协议里面的内容实现，在上篇文章“邻居发现协议”的“重复地址检测“功能模块中有详细讲解。

3、创建全球唯一地址

创建全球唯一ip地址需要通过路由器通告（RS)，路由器发送多播信息RA信息给设备接口。这部分功能在“邻居发现协议”的“路由发现”功能模块有详细讲解。

DHCPv6地址分配

DHCPv6定义在rfc3315中。DHCPv6是一种地址配置协议，它可以获得IP地址、IP前缀和在IPv6网络中操作所需的其他配置数据。

DHCPv6有无状态和有状态配置两种，无状态配置地址的获取用上面的SLAAC机制来获取IP地址，其他信息比如DNS，域名服务器信息由DHCPv6提供。

使用无状态的DHCP,DHCP服务器仅仅提供DNS服务器和域名信息。

上图是无状态DHCP信息传递示意图。客户端发送信息包含可选项内容的请求报文，dhcp服务器返回需求的信息。

DHCPv6客户端使用的UDP端口号是546，服务器的端口号为547。

DHCP地址分配过程：

DHCPv6客户端发出包含快速提交（Rapid Commit）选项的Solicit消息，请求首选快速分配地址/前缀和其他配置参数。 如果DHCPv6服务器支持快速分配，它将使用包含分配的IPv6地址/前缀和其他配置参数的Reply消息进行响应。如果DHCPv6服务器不支持快速分配，则使用下面的四条消息的分配方式。

1、DHCPv6客户端发出Solicit消息，请求IPv6地址/前缀和其他配置参数。

2、 如果Solicit消息不包含Rapid Commit选项，或者DHCPv6服务器不支持快速分配，但包含Rapid Commit选项，则DHCPv6服务器响应Advertise消息，通知DHCPv6客户端可分配的地址/前缀和其他配置参数。

3、DHCPv6客户端可能会收到不同DHCPv6服务器提供的多个Advertise消息。然后，它根据接收顺序和服务器优先级选择，并向所选服务器发送请求消息以确认。

4、DHCPv6服务器向客户端发送Reply消息，确认地址/前缀和其他配置参数已分配给客户端。

地址/前缀租约更新过程

DHCPv6服务器分配的IPv6地址/前缀是有有效期的，这是“租”来的地址，在有效期失效前需要续租。

在T1时间点，DHCPv6客户端向DHCPv6服务器单播Renew消息，该服务器为DHCPv6客户端分配了IPv6地址/前缀。T1的推荐值是首选寿命（Preferred Lifetime）的一半。然后，DHCPv6服务器以Reply消息响应，通知租约已续订。

如果DHCPv6客户端在T1发送Renew消息后没有收到DHCPv6服务器的响应，它会向T2上的所有DHCPv6服务器多播Rebind消息，即80％首选寿命（Preferred Lifetime）到期时。然后，DHCPv6服务器以Reply消息响应，通知租约已续订。如果DHCPv6客户端没有收到DHCPv6服务器的响应，则当有效生存期到期时，客户端将停止使用地址/前缀。

DHCP惟一标识符

client 使用DHCP惟一标识符（DUID）从DHCPv6服务器获取一个IP地址。它有一个2字节的DUID类型字段，一个可变长度标识符字段最多可达128个字节。它的实际长度取决于它的类型。服务器将DUID与它的数据库进行比较，并将配置数据（地址、租期、DNS服务器等）发送给客户端。

RFC 6939

由于在双栈环境中很难管理多个标识符，而且DUID在某些情况下也不是最优的，因此发布了RFC 6939，给出了一种基于MAC地址识别主机的方法。它定义了用DHCPv6 中继将该信息传递给DHCPv6服务器的方法。

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