IPv6 邻居发现协议NDP（Neighbor Discovery Protocol）、跟踪邻居状态（邻居请求报文NS和邻居通告报文NA）

IPv6 邻居发现协议、跟踪邻居状态（邻居请求报文NS和邻居通告报文NA）

IPv6 ND（IPv6 Neighbor Discovery，IPv6邻居发现）协议使用五种类型的ICMPv6消息，实现下面五种功能：地址解析、验证邻居是否可达、重复地址检测、路由器发现/前缀发现及地址自动配置和重定向。ND协议使用的五种ICMPv6 消息如下：
1、邻居请求消息 NS（Neighbor Solicitation）
2、邻居通告消息 NA（Neighbor Advertisement）
3、路由器请求消息 RS（Router Solicitation）
4、路由器通告消息 RA（Router Advertisement）
5、重定向消息 RR（Redirect）

IPv6邻居发现协议主要提供了五个功能：地址解析、邻居可达性检测、重复地址检测、路由器发现/前缀发现及地址自动配置、重定向功能。

地址解析、重复地址检测、重定向功能在交换机使能了IPv6功能后自动开始工作。验证邻居是否可达和路由器发现/前缀发现及地址自动配置则根据客户的需要由客户自己配置。客户可以通过配置打开RA报文发送开关来启动路由器发现/前缀发现及地址自动配置功能，通过使能ND表项自动探测功能来启动验证邻居是否可达功能。

[SwitchA-Vlanif100] undo ipv6 nd ra halt  #使能系统发布RA报文功能

邻居发现协议NDP（Neighbor Discovery Protocol）是IPv6协议体系中一个重要的基础协议。

邻居发现协议替代了IPv4的ARP（Address Resolution Protocol）和ICMP路由器发现（Router Discovery），它定义了使用ICMPv6报文实现地址解析，跟踪邻居状态，重复地址检测，路由器发现以及重定向等功能。

地址解析

在IPv4中，当主机需要和目标主机通信时，必须先通过ARP协议获得目的主机的链路层地址。在IPv6中，同样需要从IP地址解析到链路层地址的功能。邻居发现协议实现了这个功能。

ARP报文是直接封装在以太网报文中，以太网协议类型为0x0806，普遍观点认为ARP定位为第2.5层的协议。ND本身基于ICMPv6实现，以太网协议类型为0x86DD，即IPv6报文，IPv6下一个报头字段值为58，表示ICMPv6报文，由于ND协议使用的所有报文均封装在ICMPv6报文中，一般来说，ND被看作第3层的协议。在三层完成地址解析，主要带来以下几个好处：

    地址解析在三层完成，不同的二层介质可以采用相同的地址解析协议。

    可以使用三层的安全机制避免地址解析攻击。

    使用组播方式发送请求报文，减少了二层网络的性能压力。

地址解析过程中使用了两种ICMPv6报文：邻居请求报文NS（Neighbor Solicitation）和邻居通告报文NA（Neighbor Advertisement）。

    NS报文：Type字段值为135，Code字段值为0，在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP请求报文。

    NA报文：Type字段值为136，Code字段值为0，在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP应答报文。

地址解析的过程如图1所示：

Host A在向Host B发送报文之前它必须要解析出Host B的链路层地址，所以首先Host A会发送一个NS报文，其中源地址为Host A的IPv6地址，目的地址为Host B的被请求节点组播地址，需要解析的目标IP为Host B的IPv6地址，这就表示Host A想要知道Host B的链路层地址。同时需要指出的是，在NS报文的Options字段中还携带了Host A的链路层地址。

当Host B接收到了NS报文之后，就会回应NA报文，其中源地址为Host B的IPv6地址，目的地址为Host A的IPv6地址（使用NS报文中的Host A的链路层地址进行单播），Host B的链路层地址被放在Options字段中。这样就完成了一个地址解析的过程。

跟踪邻居状态

通过邻居或到达邻居的通信，会因各种原因而中断，包括硬件故障、接口卡的热插入等。如果目的地失效，则恢复是不可能的，通信失败；如果路径失效，则恢复是可能的。 因此节点需要维护一张邻居表，每个邻居都有相应的状态，状态之间可以迁移。

RFC2461中定义了5种邻居状态，分别是：未完成（Incomplete）、可达（Reachable）、陈旧（Stale）、延迟（Delay）、探查（Probe）。

邻居状态之间具体迁移过程如图2所示，其中Empty表示邻居表项为空。

下面以A、B两个邻居节点之间相互通信过程中A节点的邻居状态变化为例（假设A、B之前从未通信），说明邻居状态迁移的过程。

    A先发送NS报文，并生成缓存条目，此时，邻居状态为Incomplete。

    若B回复NA报文，则邻居状态由Incomplete变为Reachable，否则固定时间后邻居状态由Incomplete变为Empty，即删除表项。

    经过邻居可达时间，邻居状态由Reachable变为Stale，即未知是否可达。

    如果在Reachable状态，A收到B的非请求NA报文，且报文中携带的B的链路层地址和表项中不同，则邻居状态马上变为Stale。

    在Stale状态若A要向B发送数据，则邻居状态由Stale变为Delay，并发送NS请求。

    在经过一段固定时间后，邻居状态由Delay变为Probe，其间若有NA应答，则邻居状态由Delay变为Reachable。

    在Probe状态，A每隔一定时间间隔发送单播NS，发送固定次数后，有应答则邻居状态变为Reachable，否则邻居状态变为Empty，即删除表项。

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