IPv6 SLAAC原理详解及配置

今天给大家介绍一下IPv6的一大特性——SLAAC。本文从SLAAC的原理出发，详细介绍了SLAAC的原理及RS和RA包的内容，最后通过简单的实验进行了SLAAC的配置。
阅读本文，您需要对IPv6相关基础知识有一定了解，如果对此还需要学习，欢迎关注我的博客，在我之前的文章里有关于IPv6的详细介绍。相关链接如下：IPv6报文格式讲解及其科学性探究、IPv6地址简介、IPv6各地址计算方式汇总、IPv6地址解析详解、IPv6邻居状态与邻居检测机制。

一、SLAAC简介

所谓LSAAC，即Stateless Address Autoconfiguration，无状态地址自动配置。SLAAC技术是自动获取IP地址的技术，在IPv6中，除了配置使用HDCP外，还支持使用SLAAC技术获取IPv6地址，以达到设备即插即用的效果。
SLAAC的实现依托于NDP协议中的RS报文和RA报文。在IPv6的NDP协议中，共有五种报文，而RS报文，即Router Solicitation，路由器请求报文，RA报文，即Router Advertisement，路由器公告报文。
IPv6可以设置一个网络设备上线后，先发送RS报文，在其上层路由器上可以配置定时发送RA报文。在一个网络设备收到RA报文后，就可以得到该链路上的IPv6地址前缀，之后，该网络设备就会根据IPv6地址范围和EUI64规则计算出一个IPv6地址给自己使用。因此，利用RS和RA报文，一个IPv6的网络设备就可以实现无状态IP地址配置了。

二、RA和RS报文详解

（一）RS报文
RS报文主要用来请求链路上相连的路由器发送RA报文。对于RS的发送方而言，此时必须先要有一个链路本地地址，RS报文的源IP地址就是该链路上的LLA地址，而目的地址是一个组播地址：ff02::1。由于所有的IPv6路由器都会监听这个组播地址，因此收到RA报文的路由器会向其通告RA报文。
Wireshark抓取RS报文如下：

（二）RA报文
对路由器而言，RA报文的源IP地址也是自己的本地链路地址，而目的地址也是ff02::1。
Wireshark抓取RA报文如下：

RA报文除了携带本地网段信息外，还将携带两个重要的参数，就是在上图中标红的参数。路由器可以设置自己的接口IP地址作为其他网络设备的网关。Router LifeTime参数就是将自己作为网关的生存时间，而Flags就是将自己作为网关的优先级。通过合适的修改这两个参数，可以实现类似于IPv6 VRRP的功能。
下面，我将通过一个实验，介绍一下IPv6 SLAAC的配置

三、SLAAC实验拓扑

实验拓扑如下所示：

现在要求在R1、R2和R3之间运行SLAAC，当R1上线后，R2和R3向R1发定期通告RA报文，使得R1能够自动获取IPv6地址。并且设置类似VRRP的功能，将R3作为R1的主网关，当R3宕机后，自动将网关切换到R2。

四、SLAAC配置命令

（一）IPv6配置相关命令
要使得路由器开启IPv6，则必须首先在全局模式开启IPv6，然后再接口模式下使能IPv6。命令如下：

ipv6
interface GigabitEthernet0/0/0
 ipv6 enable

（二）R3上RA相关配置

interface GigabitEthernet0/0/0
 ipv6 enable 
 ipv6 address 3000::FFFF/64 
 ipv6 nd ra Max-interval 4 
 ipv6 nd ra router-lifetime 10 
 ipv6 nd ra preference high 
 undo ipv6 nd ra halt

R3 的G0/0/0接口上配置如上，要实现本实验需求，首先在接口上配置一个IPv6的地址。在华为的设备中，默认接口不发送RA报文，因此需要执行命令：undo ipv6 nd ra halt，来使其发送RA报文并对RS报文进行相应。此外，默认设置下，RA报文中路由生存时间为1800s，发送周期为200s-300s之间的随机数值。而如果按照默认配置，则如果R3宕机，R1需要很长时间才会感知到，因此通过命令： ipv6 nd ra Max-interval 4 和 ipv6 nd ra router-lifetime 10 使得路由生存时间为10s，RA报文发送间隔为4s。以实现网关的快速切换。
（三）R1上RS相关配置
除了上述配置外，要实现R1将收到的RA报文产生的路由作为默认地址，还必须在接口G0/0/0上，执行以下命令：

ipv6 address auto global default

到此为止，所有的配置就已经完成了。

五、实验效果验证

最后，给大家验证一下上面的配置结果。
（一）实验过程抓包分析
首先，我们抓包看一下当R1上线后，究竟发生了什么。抓包如下所示：

如上图所示，第10个包时接口上线后的第一个数据包，（在这里使用shutdown和undo shutdown来模拟设备上线）可以看出，首先，R1会生成本地链路地址，然后发送NS报文进行地址冲突检测。之后没有收到回应的NA报文，因此R1连发三个RA报文（11、15、18），之后收到了R2和R3向其通告的RA报文（28、29）。（注：在我的实验中，因为中间交换机的缘故，RS报文引发的RA报文并没有发送到本接口上）最后，R1路由器对由RA报文生成的两个IPv6地址发NS报文进行本地地址冲突检测，没有收到NA报文，因此这两个地址可以正常使用。
（二）R1上效果
最后，我们在R1上执行命令：

display  ipv6 routing-table ::
dis ipv6  int g0/0/0

来查看一下配置结果


最后，将R3的G0/0/0口断开，发现在R1上确实能够实现网关的自动切换。

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