[转载]小慢哥IPv6系列
[转载]小慢哥IPv6系列
小慢哥原文：https://www.zhihu.com/column/fzxiaomange
IPv6系列-入门指南
本文是《IPv6系列》文章的第一篇《入门指南》，用于快速了解并上手IPv6。
小慢哥的原创文章，欢迎转载
一. 为什么要了解IPv6
你以为我会讲些**“正确的废话”**，比如IPv6地址空间巨大，可以让地球上的每一粒沙子拥有一个IP地址？比如IPv6更加安全？
**错！**我才不在意这些，这跟我们有什么关系。
我要讲的，是不上IPv6，会有哪些后果。
1️⃣ 势不可挡：各大运营商已经在全面铺设IPv6，包括手机、家庭宽带，比如笔者所在地福州的移动4G手机，已经获得IPv6地址。
2️⃣ 坐以待毙：当IPv6占用率达到一定比例的时候，我相信已有的网站、新申请备案的网站，会被强制要求上IPv6，如果不配置，已有网站停止运营、申请备案不予通过。甚至，到那时，手机、家庭宽带，会仅获得IPv6地址，无法获得IPv4地址。最后，IPv4从中国互联网中废除。
通过上述2点，可以知道，作为服务端（如WEB服务提供方）是必须要上IPv6的，否则不仅无法运营、连用户也都无法访问。
那么，内网需要IPv6吗
▪ 家庭内网，比如连着wifi的手机、电脑
▪ 企业内网，比如办公室内每个工位上的电脑
▪ 数据中心内网，比如机房内的服务器、公有云主机
这些内网环境，是否也需要配置ipv6地址？
答：只要你想访问IPv6互联网，就必须要在终端上配置IPv6地址。原因在于**“IPv6优先原则”**，越来越多的程序，比如各大编程语言的许多主流模块/框架，在进行域名解析时，会通过dns优先查询AAAA记录（对应IPv4的A记录） ，若该域名有提供IPv6访问，就必然会解析出AAAA记录。接着，就会优先通过IPv6来访问（即使本机没有配置IPv6，甚至没有启用IPv6），如果IPv6网络不通，则该访问直接失败，即便有的模块/框架在失败后会尝试IPv4，但已经增加了许多的延时
综上所述，IPv6已经来临，而不是还在讨论中，现在没有任何理由继续固守IPv4了。与其坐以待毙，不如主动学习
二. 顾虑：IPv6地址太复杂了，记不住啊
说的好像IPv4地址你能背下来似的，其实IPv6地址只是长度增加，并且展示方式从十进制改为十六进制，具体的计算方式是一样的。而且有dns在，没必要去背IP地址，就算是内网的IPv6地址，也可以通过DHCPv6或者路由器发送RA包来自动生成IPv6地址。
三. 顾虑：每台服务器都有IPv6地址，会暴露整个内网，不安全
担心是对的，但解决方案也和IPv4一样，有2种：
▷ 可以在内网服务器上配置**“IPv6私网地址”，这样公网就访问不到了。在IPv6中，私网地址是fd00::/8，这相当于IPv4的10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16。然后在网关上配置NAT**
▷ 依然用“IPv6公网地址”（即全球单播地址），但在网关上配置**“有状态防火墙”**
无论是哪种方案，最终都实现了“只出不进”，即服务器可以主动访问IPv6公网，但公网无法主动访问进来，保证了内网的安全。
四. 顾虑：IPv6地址有好几种类型，很难区分和记忆
什么全球单播、唯一本地、链路本地，类型太多了吧？其实，常用的IPv6地址，在IPv4中都能一一对应找到。
▷ 全球单播：对应IPv4的公网
▷ 唯一本地：对应IPv4的私网
▷ 链路本地：在IPv4中也有对应，就是169.254.x.x（这在IPv4中也叫链路本地）
至于其他类型的地址，要不然是被废弃的，要不然就是很少用到的，除非工作所需碰到，否则完全不用理会，上面这3种类型已经足够用了。除了这3种，下面这2个特殊地址一定很常见
▷ ::1，表示环回地址，对应IPv4中的127.0.0.1
▷ ::，表示未指定地址，对应IPv4中的0.0.0.0
五. 需要学哪些知识
▷ 开发、测试、DBA：只需简单了解IPv6即可，也就是本文看明白后基本就够了
▷ 运维人员：除了需要了解IPv6，还需要掌握IPv6通讯的工作原理、防火墙的配置等等，详见《IPv6系列》后续文章
▷ 网工：需要深入了解IPv6，包括IPv6的各类数据包格式、各种架构、多播路由通讯等等
六. IPv6基础知识
关于IPv6的教程，网络上已经有非常多写的很棒的教程了，笔者没有把握能写出更好的，因此《IPv6系列》文章，将把重点放在一些概念、解决方案、很多人没注意到的坑、工作原理等等
IPv6地址长度
▷ IPv4：32 bit
▷ IPv6：128 bit
可以这么记忆，IPv6比IPv4多了一倍的段落，并且每个段落里增加了一倍的长度，所以IPv6比IPv4长了2x2=4倍
IPv6地址组成
▷ IPv4：网络号+主机号/子网掩码，如192.168.1.2/24
▷ IPv6：前缀ID+接口ID/前缀长度，如2001:0000:0000:0000:0011:0000:0000:0010/64
地址简写
▷ IPv4：不支持
▷ IPv6：压缩0
注意：IPv6单个段落内可重复压缩，比如上述可压缩为2001:0:0:0:11:0:0:10/64；若多个段落连续为0，可压缩，但只能压缩一次，比如上述可进一步压缩为2001::11:0:0:10/64，或者2001:0:0:0:11::10/64，通常为前者
检验方法
找一台linux服务器，比如centos7系统，执行ip addr add ${IPv6地址} dev eth0，然后ip addr show dev eth0看一下会如何压缩
IPv6地址分类
注意：表格列出的是比较常见的地址，并非全部地址
另外，除了单播、多播，IPv6相比IPv4新增了一种任播（anycast），任播是属于单播范畴内的，无法单纯从地址识别出任播
术语
▪ 节点：任何运行IPv6的设备
▪ 路由器：转发不是发给自己的IPv6报文的节点
▪ 主机：非路由器的节点
▪ 接口：节点和链路相连的物理或逻辑配件
▪ 链路：由路由器分割的网络接口集合
▪ 邻居：同一链路上的节点
▪ 链路MTU：链路能传输的最大单位，即最大的IPv6报文字节数
▪ 路径MTU：IPv6源端和目的端之间能传输的最大的IPv6报文字节数，通常是路径中所有链路的最小链路MTU
七. IPv6地址生成
▷ IPv4：手工指定、dhcp分配
▷ IPv6：手工指定、dhcp分配、自动生成
在IPv6里，主流方案就是自动生成IP，而不是手工指定或dhcp分配。当然，作为服务端是需要手工指定的，但对于更广阔的客户端来说，基本都是自动生成。这种自动生成的，叫做“无状态”，相对于“无状态”，通过dhcp获取到的固定IP，就叫做“有状态”（dhcp也支持“无状态”，这里不做详解）
除了协议规定的特殊地址，其他可自行分配的地址，都是可以在具体范围内自动生成的，包括链路本地、全球单播、唯一本地。其中全球单播、唯一本地，是在接收到路由器发送的RA包后自动生成，具体生成的是全球单播还是唯一本地，是根据RA包内容中的前缀而定
如何自动生成的
无需关心，只要记住一点，能用即可。因为有多种自动生成的方法，有通过mac地址换算而来，有通过某种算法获得，也可能是完全随机而来，而且有的自动生成的地址还会每隔一段时间自动更换，不同的操作系统实现方法不一样，无法统一
为什么会出现这种无法统一的情况
原因在于IPv6协议一直在发展，新协议推翻老协议，每个实现者（也就是不同的操作系统）的诞生时间不同，所参考的协议就有可能不同，而且有的协议还支持不只一种方式，不同实现者出于不同的考量就会采用不同的方式。怎么办？没办法，要不然不理会，要不然投入精力去研究其不同之处，没有一劳永逸的方法。（这段话不仅适用IPv6地址，还适用其他方面，比如DHCPv6等等）
八. 常用命令
1 | # 查看ip |
九. 在线测试工具
▷ 公共dns列表
1 | https://dns.icoa.cn/ipv6/ |
▷ 查询网站是否提供IPv6
1 | https://ready.chair6.net/ |
▷ 查询我自己是否拥有公网IPv6地址
1 | http://www.test-ipv6.com |
十. 开启与关闭IPv6
1 | # 检查ipv6是否开启 |
十一. 在CentOS7上配置静态IPv6地址
1️⃣ 内核参数
1 | # /etc/sysctl.conf里增加 |
2️⃣ /etc/sysconfig/network里增加一行
1 | NETWORKING_IPV6=yes |
3️⃣ /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
1 | DEVICE=eth0 |
4️⃣ 重启网络
1 | systemctl restart network |
十二. 如何让我的网站对外提供IPv6服务
1️⃣ 找你的运营商要IPv6地址
▷ 如果你的服务器是托管在电信机房里，那么就找电信运营商要，通常会给你一个/48或/56的地址段 ▷ 如果你的服务器用的是公有云，比如阿里云、腾讯云，就找他们要，只不过由于IPv6还未全面普及，因此有的地域有提供IPv6，有的没有。另外，提供IPv6的方案也不完全一样，有的是以双栈方式，就是你的云主机里可以直接看到IPv6地址，而有的是负载均衡或者弹性IP方式提供。笔者的网站是放在腾讯云上，用的就是IPv6的L4负载均衡
2️⃣ 接下来，在dns里为自己的网站域名增加AAAA记录。（其实现在很多大厂dns服务器，即NS，还未提供纯IPv6线路的解析，比如笔者的个人网站域名解析商当前不支持ipv6-only，这点会在后续文章里进行详细说明）
3️⃣ 最后一步，测试IPv6，可通过https://ready.chair6.net/进行查询
这里展示下笔者个人网站支持IPv6后的效果
IPv6系列-初学者的10个常见困扰
本文是《IPv6系列》文章的第二篇《常见困扰》，紧接《入门指南》，用于解答IPv6的10个常见困扰。
小慢哥的原创文章，欢迎转载
本文缘由
在笔者的上一篇文章《IPv6系列-入门指南》里，简要阐述了以下内容：
▷ 掌握IPv6的必要性
▷ IPv6的3个常见顾虑
▷ IPv6基础知识
▷ 常用测试方法
而在进一步的实践学习中，会遇到很多的困扰。笔者结合自己以及身边的同行兄弟们遇到的困扰，精心挑选出10个困扰在本文中进行解答。
如果没有阅读过《IPv6系列-入门指南》，敬请劳神垂阅，以便知识的连贯。
困扰1. IPv4和IPv6只有地址格式不同吗
除了地址格式不同，IPv4与IPv6协议栈也不同，他们在逻辑上是完全不同的2个世界
以下实践中经常会遇到的4个不同之处：
▷ 基本通讯过程：ND替代ARP、多播替代广播、fe80地址成为标配、ICMP成为通讯核心
▷ IP配置方式：客户端以无状态自动配置IP成为主流，弱化DHCP
▷ DNS域名解析：AAAA记录替代IPv4的A记录、对应用存在优先级问题（优先解析AAAA还是A）
▷ 应用层适应性：socket编程中AF_INET仅支持IPv4，AF_INET6仅支持IPv6
困扰2. IPv4到IPv6对应用程序是透明无感知的吗
错，是有感知的，上层应用程序需要进行改造。
举个例子，当访问http://fzxiaomange.com时候，是要优先解析IPv6地址（AAAA）还是IPv4地址（A），因为总得选一条线路来发送请求。现在许多框架会优先选择IPv6。
注意：如果解析出AAAA记录，即使本机没有可路由IPv6地址，也有可能依然尝试通过IPv6进行请求，导致请求失败。
还有一个典型的例子，是程序会在应用层里交互底层IP地址，比如FTP主动模式会在应用层里交互IPv4地址，而如果实际可用的是IPv6地址，就可能导致后续连接的异常。
无法做到透明无感知，是导致产生IPv4到IPv6的部分过渡方案的原因之一。
困扰3. 提供WEB服务，需要每台服务器都配置IPv6地址吗
现在有一种言论，说“IPv6地址无限多，每台服务器都可以配一个IP地址，不用做NAT”。
这很容易误导人，具体如何使用IPv6，还得根据场景而定。比如笔者的个人博客http://fzxiaomange.com，由nginx->php->mysql组成，分别位于3台服务器上，那只需要在nginx上配置IPv6地址，并在DNS上添加一条AAAA记录指向L7的IPv6地址即可。完全没必要在php、mysql服务器上配置IPv6地址，而且一旦配置了，就直接暴露内网了。
每个设备都配置IPv6，主要适用于偏客户端以及地址需求量大的场景，诸如物联网设备、手机4G、家庭宽带等。
另外，IPv6有NAT，适用于办公PC、机房服务器等需要访问IPv6网络，而不想被别人主动访问的场景。
困扰4. IPv4和IPv6要配在同一张网卡上吗
都可以，首先需要先了解2个词**“单栈”和“双栈”**：
以节点为角度（通用的解释）：
▷ 单栈：表示一个IPv6节点，也就是一台服务器，或一部手机，仅有IPv6地址，或仅有IPv4地址，前者叫做**“IPv6单栈”或“IPv6-Only”，后者叫“IPv4单栈”或“IPv4-Only”**。
▷ 双栈：表示一个IPv6节点，同时拥有IPv6地址和IPv4地址
以网卡为角度：
▷ 单栈：表示一张网卡仅有IPv6地址，或仅有IPv4地址，示意图如下
▷ 双栈：表示一张网卡同时拥有IPv6地址和IPv4地址
IPv4和IPv6在逻辑上是两个完全不相交的世界。如果终端处位于同一个物理层，比如同一个VLAN，那么网卡就只能同时配置IPv6地址和IPv4地址；反之，就必须一张网卡配置IPv6，另一张网卡配置IPv4。所以，关键看网络架构是如何设计，各有利弊。比如放同一张网卡上，就可以做到带宽共享，而放不同网卡，可以做到带宽分别限制与计费。
困扰5. 我的网卡有fe80开头的地址，可以用来上公网吗
当网卡启动的时候，会自动生成**“链路本地地址”（Link-Local Address），这是一个fe80::/10的单播地址。“链路本地地址”用于IP自动配置**、邻居发现等。
注意事项：
▷ 核心：每张网卡都会存在“链路本地地址”，这是IPv6协议通讯的核心，不应当删掉
▷ 范围：仅在同一个二层范围内进行传播，不会被路由器做转发
▷ 地址：“链路本地地址”的算法不统一，有的操作系统会根据mac地址计算而来（EUI-64），而有的则是随机或其他某种算法计算而来
▷ 服务：“链路本地地址”虽然可以在二层内互通，但主要用于核心通讯以及某些网络高级协议。不适用于上层应用业务之间的通讯。因此不能用来上公网，也不能用于对外提供服务
困扰6. IPv6地址如何配置
公网地址和私网地址
▷ 公网地址：“全球单播地址”（Global Unicast Address，2000::/3）
▷ 私网地址：“唯一本地地址”（Unique-Local Address，fc00::/7）
细心的人可能会发现，为什么这里叫做“全球单播地址”，而“唯一本地地址”却不叫做“唯一本地单播地址”，好吧，其实都是简称，在RFC里是这么定义的：“Global Unicast Addresses”、“Link-Local IPv6 Unicast Addresses”。其实“全球单播地址”是可以叫做“全球地址”的，只是这样显得有点别扭。
自动生成还是固定IP
在IPv6里，任何单播地址都可以自动生成，也可以手工配置固定IP，具体看应用场景：
▷ 客户端：如果我想访问ipv6互联网，而不对外提供服务，那么使用自动生成即可，无需使用固定的ip地址
▷ 服务端：如果需要对外提供服务，那么ip地址就需要固定了，不能使用自动生成
自动配置IP
在ipv6里还分为2种方法：“有状态”与“无状态”
▷ 有状态（Stateful）：地址由DHCPv6 Server统一管理，DHCPv6 Client从中获得一个可用的IP地址
▷ 无状态（Stateless，简称SLAAC）：路由器发出**“路由通告”报文（Router Advertisement，简称RA）**，报文内包含了IPv6地址的前缀信息。当收到RA包后，就会根据其中前缀信息，自动生成一个或多个IP地址
困扰7. 没有了ARP，如何解析MAC地址
ARP协议是IPv4用于解析目标MAC地址的协议，而在IPv6里，解析地址采用的是邻居发现（Neighbor Discovery Protocol，简称NDP或ND）
ND不是一个具体协议，而是用来描述多个相关功能的协议的抽象集合，所涵盖的所有协议均是基于ICMPv6。其中有2种报文与解析MAC地址有关：
▷ 邻居请求报文NS（Neighbor Solicitation）：请求解析
▷ 邻居通告报文NA（Neighbor Advertisement）：响应解析
这与ping是非常类似的：
▷ ping：发送icmp的echo request报文，对端响应icmp的echo reply报文
▷ 地址解析：发送icmp的ns报文，对端响应icmp的na报文
困扰8. IPv6使用多播替代广播，需要做哪些改造
IPv6使用多播替代了广播，多播的特点是不会像广播那样完全泛洪，而是数据包只发送给加入了多播组的机器。
但是，这有个前提，就是交换机要能识别并维护多播组的信息，主流交换机都具备此功能，然而并不都是默认开启的。对于二层交换机来说，需要开启MLDv2 Snooping。
顾名思义，就是交换机会识别**“MLDv2成员报告”**报文从哪个端口发来的，并记录下来，之后当交换机收到多播包后，会先查找其多播地址是否能在缓存里匹配上
▷ 匹配成功：仅会将数据包从相应的端口发出
▷ 匹配失败：就会泛洪，此时和广播毫无差异
困扰9. IPv6真的安全吗
理想很美好，IPv6从设计之初，就进行了大量的安全方面的设计，“完整的”IPv6在安全方面有至少以下3个优势：
▷ 原生支持的端到端加密
▷ 安全的邻居发现（Secure Neighbor Discovery，简称SEND）
▷ 更大的地址空间
现实很残酷，只有第3点发挥了作用，更大的地址空间，减少了被非法扫描到的概率。而第1、2点并没真正普及起来，因为协议本身就很复杂、学习难度很大、实现起来也很不容易。因此IETF为了加速IPv6的普及，对安全性不再强制要求。这也导致了IPv6实际上并没有预期中的那么安全，在IPv4里存在的地址欺骗、虚假网关等情况，在IPv6里依然存在。
困扰10. 如何学习IPv6
网上能找到非常多的IPv6教程，其中有很多教程都是通篇讲IPv6地址、IP包格式、ICMP包格式，这很容易让初学者打退堂鼓。笔者虽然不是专业的网工，但愿能抛砖引玉，推荐的学习步骤如下：
1️⃣ IPv6的历史、设计理念
2️⃣ IPv6的地址格式、分类、前缀计算，以及与IPv4的对比
3️⃣ IP地址、网关路由的配置与查看
4️⃣ 服务端实践，尝试给自己的网站增加IPv6
5️⃣ 客户端实践，让自己的PC访问IPv6互联网
6️⃣ 应用层实践，自己写一对C/S程序，能同时支持IPv4与IPv6
7️⃣ IPv6通讯原理，抓包分析每个包，熟悉ND、DHCPv6等
8️⃣ IPv4与IPv6的互访、过渡
9️⃣ IPv6安全
具体领域的IPv6，例如移动IPv6
后续说明
在《IPv6系列》后续文章中，笔者会有选择性地对“困扰10”中提到的部分内容整理成文。为什么是有选择性，因为笔者并非网工出身，没有把握写出更好的文章，不能误人子弟。
IPv6通讯原理-不能忽略的网卡启动过程
本文主题：通过抓包分析，深入观察网卡启动过程的每个步骤，从而逐步掌握通讯原理。
小慢哥的原创文章，欢迎转载
一. 为什么不能忽略网卡启动过程
掌握网络技术，除了看RFC协议外，最直接高效的方法就是**“亲眼所见”**。
其中抓包分析是最为关键的方法，能了解到：
▷ What：对应哪个协议
▷ Why：协议用途
▷ When：协议之间的关联
▷ How：报文地址和内容
网卡启动是网络通讯的第一步，只有夯实基础方能展翅高飞。
二. 实验环境
本文以CentOS 7为实验环境，创建两个network namespace（名字分别为ns1和ns2），并通过veth网卡桥接到同一个linux bridge（名字为br0），来模拟最简单的环境，即两台同二层服务器。
先贴出mac地址：
▷ ns1内的mac：52:54:00:00:00:01
▷ ns2内的mac：52:54:00:00:00:02
实验步骤：
1️⃣ 在ns1里启动网卡，但不抓包查看
2️⃣ 在ns2里启动网卡，同时在br0上进行抓包分析
观察：
▷ ns2会产生哪些包
▷ ns1是否会对ns2进行响应
本文最后会附上实验脚本和抓包文件的下载地址。
三. 网卡启动前/后的样子
网卡启动前的样子
在ns2里启动网卡之前，先对ns2里的网络环境进行查看，命令如下
1 | # 查看网卡状态 |
可以看到此时eth0处于DOWN的状态，接下去，对eth0进行UP。
网卡启动后的样子
1 | # 启动网卡 |
进入ns2里查看
可以看到，此时网卡已启动，并获得了一个链路本地地址（图中fe80开头的）
抓到了哪些包呢
这些包都是什么意思，如何产生，为何产生，请接着往下看。
四. 结论写在前
网卡启动过程一共有5步，详见示意图（右边的数字，表示对应抓包图中的第几个包）：
接下来，将对这5步进行逐步讲解。
Step1. 生成“链路本地地址”
（本步骤尚未产生数据包）
“链路本地地址”是什么
▷ 当网卡启动时会根据某种算法自动生成链路本地地址（Link-Local Address）。
▷ 具体生成的地址，与操作系统有关，有的根据MAC地址换算而来（EUI-64），有的则是随机生成，并不统一。
▷ “链路本地地址”是范围为fe80::/10的单播地址。
▷ “链路本地”顾名思义，只在同一个二层内传播，不会被路由器转发。
“链路本地地址”有什么作用
▷ 地址自动配置
▷ 邻居发现协议
▷ 路由转发（可以作为下一跳地址）
Step2. 生成“被请求节点多播地址”
（本步骤尚未产生数据包）
“被请求节点多播地址”是什么
在IPv6的世界中，每生成一个ip地址（准确说是单播地址），无论什么类型，都会对应生成一个“被请求节点多播地址”（Solicited-Node multicast address）。
组成方式：FF02::1:FF00:0/104 + 单播地址的最后24bit。可以看到，该地址是通过单播地址推导而成，不是随机的。上图中红框里的地址就是“链路本地地址”对应的“被请求节点多播地址”。
为什么需要“被请求节点多播地址”
就4个字：“地址解析”
▷ IPv4中用ARP做地址解析，ARP是基于广播的。
▷ IPv6没有广播，只有多播。既然是多播，就总得有一个多播地址才行，于是应运而生。
“被请求节点多播地址”工作原理
当他人想解析我的MAC地址时，发送一个“地址解析请求包”到这个多播地址，然后属于该多播地址的成员（也就是“我”）就会收到该数据包，最后“我”返回MAC地址给对方。这样就完成了“地址解析”的流程。
“被请求节点”这5个字到底是什么意思
别人请求解析我的地址，那么我就是被请求的节点。我生成“被请求节点多播地址”的目的，就是让别人能够请求到我。
Step3. “多播成员报告”
（对应抓包图中的No. 1/2/4/6）
什么是“多播成员报告”
▷ MLDv2协议（多播控制协议）中的一种报文类型（Membership Report）。
▷ 通俗理解就是对外宣称“我要加入某某多播组”。
▷ 成员报告是单向的，不会收到回应包。
为什么要进行“多播成员报告”
▷ 只要生成多播地址，就要进行成员报告，这是多播的工作机制。
▷ 成员报告的目的是为了减少网络中的多播流量。
要报告的是哪个成员
▷ 要报告的成员不是单播地址，而是多播地址。
▷ 这里指的就是“被请求节点多播地址”。即“我要加入ff02::1:ff00:2多播组”
Step4. “重复地址检测”
（对应抓包图中的No. 3）
什么是“重复地址检测”
▷ 为了防止IP地址冲突，每生成一个单播地址，都会进行一次“重复地址检测”（Duplicate Address Detection，简称DAD）。
▷ 此刻，就是对Step1生成的“链路本地地址”进行检测。
何时进行“重复地址检测”
▷ 在生成单播地址并完成发送一次“MLDv2成员报告”后，就会随机延时一小段时间进行检测。
▷ 在centos7里检测次数可通过内核参数net.ipv6.conf.eth0.dad_transmits进行修改，若设置为0表示不进行检测。
“重复地址检测”的工作原理
▷ 举个例子：我想给我家小狗取名，叫“球球”，但不想和邻居家的小狗重名，于是我大声喊：“球球”。如果没有任何狗狗看过来，那就可以认定此名字没有冲突。
▷ 专业解释：发送一个地址解析包（Neighbor Solicitation，简称NS），请求解析的地址就是自己的地址，并等待回应，若超时仍未得到回应（Neighbor Advertisement，简称NA），即可认为地址可用。
Step5. “无状态地址自动配置”
（对应抓包图中的No. 5/7/8）
什么是“无状态地址自动配置”
在IPv6中，有2种自动配置IP地址的方法：
▷ DHCPv6：也叫做“有状态分配”
▷ SLAAC：“无状态地址自动配置”（Stateless Address Autoconfiguration）
SLAAC的作用是什么
▷ 自动配置IP地址
▷ 自动配置网关
注：这里说的IP地址，是指“全球单播地址”或者“唯一本地地址”，也就是俗称的公网地址和私网地址。而不是“链路本地地址”。
工作原理
涉及到这2种报文：
▷ “路由器请求”（Router Solicitation，简称RS）
▷ “路由器通告”（Router Advertisement，简称RA）
当收到路由器回应的RA报文后，就会根据报文中的IP前缀信息，自动生成IP地址，并将网关指向该路由器的“链路本地地址”。
如何能够收到RA报文呢
有2种办法：
▷ 路由器定期发送RA报文
▷ 自己主动发送RS报文，路由器收到后就会立刻回应RA报文
由于本次实验中没有路由器，因此截图中仅能看到主动发送的RS报文，而没有得到回应。
思考题
1️⃣ 在生成“全球单播地址”或“唯一本地地址”之后，还会采用“链路本地地址”做基础通讯吗？
2️⃣ 为什么“多播成员报告”可以减少网络中不必要的多播流量，接入层交换机要进行额外配置吗？
3️⃣ “地址重复”时，是否会自动更换IP？
4️⃣ RA包只能包含一个IP前缀信息吗？一个前缀只能生成一个IP地址吗？生成的地址是什么样的？
5️⃣ 若存在多台路由器，网关会指向谁？
6️⃣ 如果不想自动配置IP，只想手工配置IP，可以忽视RA包吗？如何忽视?
上述问题，将在《IPv6系列》的下一篇文章中进行解答。
附. 实验脚本与抓包文件
1 | # 实验脚本 |
IPv6系列-详解自动分配IPv6地址
深入研究自动分配IPv6地址的Stateless(无状态)与Stateful(有状态)方式
小慢哥的原创文章，欢迎转载
一. Link-Local Address的生成方式
生成“链路本地地址”，有2种方式
▷ 手动配置
▷ 自动配置
其中“自动配置”根据算法，又分为
▷ eui64：根据mac地址换算而来
▷ stable_secret：跟随网络环境的变化而变化，处于固定网络环境时其值将固定
▷ random：随机生成
二. Global Address的生成方式
生成“全球单播地址”（或者“唯一本地地址”），有2种方式
▷ 手动配置
▷ 自动配置
其中“自动配置”根据获取方式，又分为
▷ 无状态（Stateless）：根据路由通告报文RA（Router Advertisement）包含的prefix前缀信息自动配置IPv6地址，组成方式是Prefix + (EUI64 or 随机)。Stateless也可以称为SLAAC（Stateless address autoconfiguration）
▷ 有状态（Stateful）：通过DHCPv6方式获得IPv6地址
其中“有状态”又分为2种
▷ 有状态DHCPv6（Stateful DHCPv6）：IPv6地址、其他参数（如DNS）均通过DHCPv6获取
▷ 无状态DHCPv6（Stateless DHCPv6）：IPv6地址依然通过路由通告RA方式生成，其他参数（如DNS）通过DHCPv6获取
为了避免混淆，在此解释下有状态、无状态到底是什么意思：首先，请明确一点，有状态、无状态仅针对于IPv6地址分配方式，并不包含其他参数
▷ 有状态：可控、可管理。在网络中存在一个IP地址管理者，它能够识别客户端，根据不同的客户端，分配对应的IPv6地址，客户端与服务端之间需要维护IP地址的租期及续约。目前实现这种效果的，就是DHCPv6协议，IP地址管理者就是DHCPv6 Server
▷ 无状态：不可控、难管理。在网络中只有网关，没有IP地址管理者。因此无人去识别客户端，每个客户端根据网关发送的相同的RA报文内容，自行配置IPv6地址
三. RA报文中3个关键的Flag
RA报文中存在3个关键的flag bit：
▷ Autonomous flag（简称A flag）：表示是否配置无状态IP。在一个RA报文中，可存在多个prefix，比如2401::/64、2402::/64、2403::/64，每个prefix都可以独立配置A flag
▪ 为on时（对应bit位为1）：表示客户端应当在该prefix范围内自动生成IPv6地址（客户端通过DAD自行保证地址可用），并配置子网路由条目、网关
▪ 为off时（对应bit位为0）：表示客户端不应当在该prefix范围内自动生成IPv6地址，但是可以配置子网路由条目、网关
▷ Managed flag（简称M flag）：表示是否配置有状态IP。M flag是RA报文的全局参数，一个RA报文只有一个M flag
▪ 为on时（对应bit位为1）：表示在stateless流程结束后开始stateful流程，也就是告诉客户端可以通过DHCPv6来获得IPv6地址和其他参数（如DNS列表）
▪ 为off时（对应bit位为0）：表示不通过DHCPv6来获得IPv6地址。
▷ Other flag（简称O flag）：表示是否通过DHCPv6获得除IP以外的其他参数（如DNS列表）。O flag也是RA报文中的全局参数，一个RA报文只有一个O flag。注意：仅当M flag为off时，该参数才会被读取。
▪ 为on时（对应bit位为1）：当M flag为on，或者M flag为off且至少有一个A flag为on时，将通过DHCPv6获得其他参数
▪ 为off时（对应bit位为0）：当M flag为on时，依然将通过DHCPv6获得其他参数；当M flag也为off时，将不通过DHCPv6获得其他参数
四. 流程示意图
无状态和有状态并不是相互对立的，他们可以同时存在，也就是一张网卡上可以同时出现通过RA生成的IP以及通过DHCPv6获得的IP。通过下面这张笔者绘制的流程图可知晓其中奥秘。
从图中可以看到，顺序为：
1️⃣ Stateless自动配置“链路本地地址”
2️⃣ Stateless自动配置“全球地址”（或“唯一本地地址”）
3️⃣ Stateful自动配置“全球地址”（或“唯一本地地址”）和其他参数，其中Stateful阶段中存在Stateful DHCPv6或Stateless DHCPv6
注意：部分客户端操作系统或网络管理器当Stateless阶段没有收到RA报文后，就到此结束，不会走Stateful阶段，比如CentOS 7、Ubuntu 17的默认逻辑都是这样，而windows server 2012就会继续走Stateful阶段。
五. 测试获得IP效果
测试环境：客户端基于CentOS 7+NetworkManager（即系统默认的网络管理方式）进行测试
▪ 网关会发送RA报文，包含一个prefix
▪ DHCPv6 Server会分配IP、DNS
测试内容：测试M、O、A flag在所有排列组合的情况下
▪ 客户端是否会通过RA报文配置无状态IP
▪ 客户端是否会通过RA报文配置prefix子网路由
▪ 客户端是否会通过RA报文配置gateway
▪ 客户端是否会通过DHCPv6获得有状态IP
▪ 客户端是否会通过DHCPv6获得DNS
测试结果：
六. 应用场景（选择无状态还是有状态）
何时采用无状态、何时采用有状态，关键看应用场景。核心在于是否需要控制IP地址，比如保持IP不变，如果需要控制，就采用有状态；如果无需控制，就采用无状态。
▷ 服务端领域：如对外提供服务，通常需要采用有状态IP。因为业务IP的突然变化容易导致业务中断（除非做好服务发现）
▷ 客户端领域：如移动设备、办公室内PC机，只需要上IPv6互联网，并不需要对外提供服务，可以采用无状态IP
七. 后续内容
由于篇幅有限，本文尚未贴出实验的详细配置。将会在《IPv6系列》后续文章里，贴出实验的完整信息，包括RA、DHCPv6的配置，以及客户端的配置，敬请关注。
附. 参考文档
1 | http://www.6deploy.eu/tutorials/080-6deploy_ipv6_autoconfiguration_mechs_v0_4.pdf |
