RFC4291IPv6寻址结构 RFC4862地址自动配置

一、RFC4291 IPv6寻址结构

本标准定义了IPv6协议的寻址结构。包括各种类型IPv6(单播、任播和多播)地址的基本格式。

二、RFC4862 IPV6地址自动配置

 

 

一、IPV6地址自动配置

自动配置处理包括利用无状态地址自动配置生成链路本地地址，生成全球地址，以及启动验证链路上地址唯一性的重复地址检测(Duplicate Address Detection)程序。

无状态机制允许主机，使用本地可获得信息和路由器通告信息的组合，生成它自己的地址。路由器通告前缀，前缀标识与链路关联的子网，而主机生成“接口标识符”，接口标识符唯一标识子网上的接口。组合二者形成地址。在没有路由器情况，主机仅能生成链路本地地址。然而，附着在相同链路上的节点间实现通信，链路本地地址足矣。

当站点不特别关切主机们使用的精确地址时使用无状态方法，只要这些地址是唯一的并且是可适当路由的。另一方面，当站点需要更严密控制精确地址分配时，使用DHCPv6[RFC-3315]。无状态地址自动配置和DHCPv6可以同时使用。

为确保给定链路上所有配置的地址基本上是唯一的，在地址被分配到接口前，节点在地址上运行“重复地址检测(Duplicate Address Detection)”算法。重复地址检测算法在所有地址上执行，独立于这些地址是经无状态自动配置获得，还是经DHCPv6获得。

本文件规定的自动配置处理方法仅适用主机，不适用路由器。因为主机自动配置使用由路由器通告的信息，配置路由器需要采用其他方法。然而，可以预期路由器将使用本文件描述的机制，生成链路本地地址。此外，盼望路由器在所有地址被分配到接口前，在所有地址上成功通过本文件描述的重复地址检测程序。

将接口标识符挂到熟知链路本地前缀上，形成链路本地地址[RFC-4291]；然而，能够分配链路本地地址到接口并开始使用前，节点必须尝试验证链路上没有另一个节点已经在使用这个“临时”地址。如果节点判定它的临时链路本地地址不是唯一的，自动配置停止，接口需要手工配置。

一旦节点断定它的临时链路本地地址是唯一的，它分配该地址给接口。此时，节点与邻居节点有IP层(IP-level)连接。其余自动配置步骤仅由主机执行；路由器的(自动)配置超出本文件范围。自动配置下一个阶段涉及获得Router Advertisement或者判定没有路由器存在。如果存在路由器，路由器们将发送规定主机能够进行何种自动配置的Router Advertisements。注意，即使不存在路由器，仍然可以获得涉及地址配置的DHCPv6服务。

Router Advertisements也包括零个或多个PrefixInformation选项，这些选项包括生成全球地址的无状态地址自动配置使用的信息。

默认情况，出于安全考虑，所有地址在被分配到接口前，应当接受唯一性检验。对所有手工获得的，经无状态地址自动配置获得的，或经DHCPv6获得的地址，检验应当分别执行。

 

自动配置在每个有多播能力的接口上执行。对于多归属地主机，自动配置独立地在每个接口上执行。自动配置主要适用主机，有两个例外。期待路由器使用下面描述的程序生成链路本地地址。此外，路由器在所有地址上执行Duplicate Address Detection，在分配这些地址到接口前。

 

 

5-3链路本地地址生成

一旦开启接口，节点就形成链路本地地址。接口在下述任何事件之后可以变为开启状态：

-系统启动时接口被初始化。

-接口暂时出故障后或接口被系统管理临时关闭后接口被重新初始化。

-接口第一次附着到链路。包括由于无线网络访问点的改变导致动态改变节点所附着的链路。

-在被管理上关闭之后系统管理又开启接口。

链路本地地址由(适当长度的)熟知链路本地前缀(well-known link-local prefix)FE80::0[RFC-4291]和下述接口标识符的组合形成：

1、地址最左边那些“前缀长度”比特是链路本地前缀比特。

2、地址中到链路本地前缀右边的比特被设置为全0。

3、如果接口标识符长度为N比特，地址最右边N比特被接口标识符取代。

如果链路本地前缀长度加上N的和大于128，自动配置失败，需要手工配置。接口标识符的长度分别在特定链路类型文件中定义，它们也应当与地址架构[RFC-4291]一致。这些文件将仔细定义长度，因此链路本地地址能够在链路上自动配置。

链路本地地址有无限的优先生存期和合法生存期；它绝不会超时。

5.4唯一性检测

5.5全球地址

将接口标识符挂到适当长度前缀上即可生成全球地址。前缀从RouterAdvertisements包含的Prefix Information选项中获得的。

路由器通告，若没有收到路由器通告，认为该链路上不存在路由器。

 

 

二、IPv6地址架构

地址类型：单播（链路本地和全球单播）、多播和任意播，广播由多播代替

单播地址

链路本地地址和全球单播地址，其中，全球单播还拥有特定目的子类型，例如带有嵌入IPv4地址的IPv6地址。将来可以定义新增的地址类型或子类型。

1、未指定地址：0:0:0:0:0:0:0:0称作未指定地址。它必须不分配给任何节点。它表示没有这个地址。正在初始化的主机还没有学习到它自己的地址之前，它发送的任何IPv6分组中Source Address字段的内容。未指定地址必须不用作IPv6分组的目的地地址，也必须不在IPv6的Routing首部中使用。IPv6路由器必须不转发含未指定的源地址的IPv6分组。

2、环回地址：以环回地址为目的地地址的IPv6分组决不能发送到单一节点以外，并且决不能经由IPv6路由器转发。接口收到目的地为环回地址的分组必须将其抛弃。

3、全球单播地址

除了以二进制000开始的全球单播地址外，所有全球单播地址有一个64位的接口ID字段(即，n+m=64)。以二进制000开始的全球单播地址，在大小上或接口ID字段结构上没有这类限制。

以二进制000开始的全球单播地址的例子是具有嵌入的IPv4地址的IPv6地址：1、IPv4兼容的IPv6地址（已过时）2、IPv4映射的IPv6地址。

1、IPv4兼容的IPv6地址

2、IPv4映射的IPv6地址

4、链路本地单播地址

链路本地地址被设计用于在单一链路上寻址，在诸如自动地址配置、邻居发现，或者在

链路上没有路由器时使用。

路由器必须不转发任何具有链路本地源地址，或具有链路本地目的地地址的分组到其他

链路。

5、接口标识

对于所有单播地址，除了以二进制值000开始的以外，要求接口标示符为64比特长，由改进的EUI-64格式构建。

当源自全球标记时(例如，IEEE 802 48-bit MAC标识符或IEEE EUI-64标识符[EUI64])，基于改进的EUI-64格式的接口标识符可以有全球范围；当不能得到全球标记时(例如，串联链路，隧道端点)或者不希望使用全球标记时(例如，临时的私有标记[PRIV])，基于改进的EUI-64格式的接口标识符可以有本地范围。

当根据IEEE EUI-64标识符形成接口标识符时，通过插入“u”比特(universal/local比特，IEEE EUI-64术语)，即可形成改进的EUI-64格式接口标识符。最终在改进的EUI-64格式，

“u”比特置1表示全球范围，“u”比特置0表示本地范围。二进制形式的IEEE EUI-64标识符的前3个字节如图所示。

“u”是universal/local位，“g”是individual/group位，“c”是公司ID位。形成接口标识符时插入“u”比特是为了便于系统管理者，使其在不能得到硬件标记时，也能配置非全球标识符。

1、采用 IEEE EUI-64 标识符的链路或节点

转换 IEEE EUI-64 标识符为接口标识符需要做的唯一改变是插入“u”(universal/local)位。下例是全球唯一 IEEE EUI-64 标识符格式。

 

全球唯一 IEEE EUI-64 标识符格式，“c”是分配的公司 ID 位，“0”是universal/local 位的值，指出全球范围，“g”是individual/group位，“m”是选定的制造商扩展标识符位。IPv6 接口标识符格式如图 13 所示。

 IPv6 接口标识符格式，唯一的改变是插入 universal/local 位的值。

 

2、IEEE802的MAC转换为EUI-64

a、关于mac地址：

IEEE 802定义MAC地址为

|<---------24bit--------->|<---------24 bit--------->|

|ccccccug cccccccc cccccccc|xxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxx|

由ug控制mac地址类型：

u：0：由IEEE指定ID统一管理1：本地管理  g：0：单播1：多播

也就是12位MAC地址分为四类，由其中第二位决定第二位为

0|4|8|C：（00）统一管理的单播MAC

1|5|9|D：（01）统一管理的多播MAC

2|6|A|E：（10）本地管理的单播MAC

3|7|B|F：（11）本地管理的多播MAC

由于针对ADSL路由等这样的网络终端，一般使用的都是统一管理的单播MAC所以会判断02:10:18:01:00:01或者（11:01:18:00:00:30）为无效MAC，导致无线等功能失效,或者网络连接失败等现象。而对于00:25:5E:08:DE:43这样的MAC就被认为是有效的。

 

b、mac映射为EUI64

IPv6中接口标识部分也为64位，并非是为了在一个子网上支持2的64次方台主机，而是为了便于与48位的MAC地址进行映射，并为了方便今后与IEEE1394（FireWire火线）和EUI-64（未来局域网所使用的64位的MAC地址）进行映射做好准备。

[EUI64]定义一种方法，根据IEEE48-bit MAC标识符生成IEEE EUI-64标识符。具体做法是在48-bit MAC的中部(公司ID：前三个字节，即组织唯一标示符OUI：organizationally Unique Identifier，和供应商ID之间)，插入两个字节，其16进制值分别是0xFF和0xFE。

“c”是分配的公司ID位，“0”是universal/local位的值，指出全球范围，“g”是individual/group位，“m”是选定的制造商扩展标识符位。

当可以得到IEEE 802 48-bit MAC地址时(在接口或节点上)，基于MAC地址的可用性和唯一性特性，实现中可以使用MAC地址生成接口标识符。

 

【第一步】将48位的MAC地址从中间分开，插入一个固定数值FFFE（16进制）。

【第二步】将第7个比特位反转，如果原来是0就变为1，如果原来是1就变为0 。

【第三步】加上64位的网络前缀这就是一个完整的IPV6地址

【反转原因】
 在MAC地址中，第7比特为1表示本地管理，为0表示全球管理。

 在EUI-64格式中，第7位为1表示全球唯一，为0表示本地唯一。

（摘自xukai博客）

 

 

任意播地址

发送到任播地址的分组，被按照路由协议的测量距离，路由到有该任播地址的“最近的”接口。任播地址是根据单播地址空间分配的，使用任何已定义的单播地址格式。因此，任播地址在句法上不能与单播地址相互区别。于是，当单播地址分配给多于一个接口时，该单播地址转化为任播地址。

多播地址

1、预定义多播地址

所有节点地址：FF01:0:0:0:0:0:0:1 FF02:0:0:0:0:0:0:1

上述多播地址标识范围1(接口本地)或范围2(链路本地)内的所有IPv6节点组。

所有路由器地址：FF01:0:0:0:0:0:0:2 FF02:0:0:0:0:0:0:2 FF05:0:0:0:0:0:0:2

上述多播地址标识范围1(接口本地)、范围2(链路本地)或范围5(站点本地)内的所有IPv6路由器组。