IPv6技術(shù)教學(xué)講解課件

第4章ICMPv6及相關(guān)協(xié)議機械工業(yè)出版社ISBN7-111-23468-5學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求本章學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求要求了解ICMPv6協(xié)議的功用理解ICMPv6與ICMPv4的比較內(nèi)容掌握ICMPv6協(xié)議格式內(nèi)容熟知ICMPv6錯誤報文格式和用途熟知ICMPv6信息報文格式和用途掌握ICMPv6處理規(guī)則理解鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的主要內(nèi)容掌握鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的功能分析方法熟知ICMP重定向報文內(nèi)容和功用掌握IPv6地址解析技術(shù)的方法了解多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議MLD4.1ICMPv6協(xié)議概述4.1.1ICMPv6協(xié)議的功用ICMPv6是IPv6的Internet控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)，它屬于IPv6協(xié)議的一個組成部分，和IPv6協(xié)議一起工作，IPv6網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點均要實現(xiàn)ICMPv6。在IPv6分組不能被正確處理的時候，ICMPv6向源節(jié)點報告IPv6分組在傳輸過程中的出錯信息和通告信息，使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以知道網(wǎng)絡(luò)中所傳輸?shù)腎Pv6分組的情況，以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的重要信息?，F(xiàn)在ICMPv6的技術(shù)文檔是RFC2463需要說明的是在IPv6網(wǎng)絡(luò)中，用ICMPv6實現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的ICMP、ARP、IGMP協(xié)議的功能。ICMPv6是用運輸層協(xié)議UDP傳輸?shù)摹Ｔ诎l(fā)送ICMPv6報文時，是將ICMPv6報文作為IPv6分組的數(shù)據(jù)載荷。Comparisonofnetworklayersin

version4andversion6IPv6與IPv4的網(wǎng)絡(luò)層4.1.2ICMPv6與ICMPv4的比較ICMPv6增加的功能包括：Internet組管理協(xié)議IGMP功能被加入到ICMPv6中。地址解析協(xié)議ARP和反向地址解析協(xié)議RARP功能被加入到ICMPv6中。引入了鄰居發(fā)現(xiàn)(ND)協(xié)議，它使用ICMPv6報文是為了確定同一個鏈路上的鄰居的鏈路層地址、發(fā)現(xiàn)路由器、隨時跟蹤哪些鄰居是可連接的，以及檢測更改的鏈路層地址。ICMPv6還支持MobileIPv6。ICMPv6與ICMPv4報文類型的比較報文名稱ICMPv4的類型ICMPv6的類型回聲應(yīng)答0129目的地不可達(dá)31協(xié)議包過大類型3代碼42源抑制4無重定向5137回聲請求8128超時113參數(shù)錯誤124時間戳13無時間戳回復(fù)14無路由器請求10133路由器公告9134鄰居請求無135鄰居公告無136家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)請求無144家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)應(yīng)答無145移動前綴請求無146移動前綴公告無1474.2ICMPv6協(xié)議格式4.2.1ICMPv6報文的類型ICMPv6報文有兩種類型：⑴ICMPv6錯誤報文，錯誤報文的Type(類型)字段中的最高位為0。因此ICMP錯誤報文類型的編碼值范圍是0到127。⑵ICMPv6信息報文，信息報文的Type(類型)字段中的最高位為1。因此ICMP信息報文類型的編碼值范圍是l28到255。比特代碼類型報文主體0校驗和圖4.2ICMPv6報文的一般格式81631GeneralformatofICMPv6messagesICMPv6報文的一般格式CategoriesofICMPv6messagesICMPv6的兩種報文分類攜帶ICMPv6報文的IPv6分組的格式ICMPv6報文IPv6首部下一個首部=58ICMPv6報文主體ICMPv6首部圖4.3攜帶ICMPv6報文的IPv6分組的格式ICMPv6兩種類型的報文ICMPv6錯誤報文包括：報文類型1，目的地不可達(dá)(DestinationUnreachable)；報文類型2，數(shù)據(jù)包過大(PacketTooBig)；報文類型3，超時(TimeExceeded)；報文類型4，參數(shù)問題(ParameterProblem)。ICMPv6信息報文包括：報文類型128，回聲請求(EchoRequest)；報文類型129，回聲應(yīng)答(EchoReply)。需要注意的是：ICMPv6與ICMPv4相比，報文號、類型都發(fā)生了根本的改變。ICMPv6與ICMPv4是兩個不同的協(xié)議，兩個版本的ICMP并不兼容。4.2.2ICMPv6錯誤報文ICMPv6錯誤報文有四種類型：目的地不可達(dá)；數(shù)據(jù)包過大；超時；參數(shù)問題。每種ICMPv6錯誤報文根據(jù)錯誤報告的種類或者它所攜帶的信息的不同，報文的首部會有不同。比特代碼(0—4)1未使用0校驗和圖4.6目的地不可達(dá)報文的格式81631長度不定，調(diào)用包的大小與不包含ICMPv6包的最小IPv6的MTU相當(dāng)Error-reportingmessageslCMPv6錯誤報告報文的分類lCMPv6錯誤報文類型和代碼報文號報文類型字段代碼字段1目的地不可到達(dá)0=沒有到目的地路由l=與目的地的通信被管理性禁止2=超出源地址的范圍(草案)3=地址不可達(dá)4=端口不可達(dá)2數(shù)據(jù)包過大發(fā)送方將代碼字段設(shè)為0，

接收方忽略代碼字段3超時0=傳輸中的跳數(shù)超出限制l=分段重組超時4參數(shù)問題0=遇到錯誤的Header(首部)字段l=遇到不可識別的NextHeader(下一首部)類型2=遇到不可識別的IPv6選項Pointer(指針)字段用來指出檢測到錯誤的調(diào)用數(shù)據(jù)包內(nèi)的8位偏移量。如果出錯的字段超出了一個ICMPv6錯誤報文可以容納的最大尺寸的話，指針會指向ICMPv6數(shù)據(jù)包結(jié)尾之外。Destination-unreachablemessageformat目的地不可達(dá)Packet-too-bigmessageformat數(shù)據(jù)包過大Time-exceededmessageformat超時Parameter-problemmessageformat參數(shù)問題Redirectionmessageformat重定向4.2.3ICMPv6信息報文RFC2463文檔中定義了兩類ICMPv6信息報文：回聲請求(EchoRequest)和回聲應(yīng)答(EchoReply)。其他的ICMPv6信息報文用于路徑MTU發(fā)現(xiàn)(PathMTUDiscovery)和鄰居發(fā)現(xiàn)(NeighborDiscovery)。最常見的TCP/IP工具之一，例如數(shù)據(jù)包Internet探索者PING(PacketINternetGroper)使用的就是回聲請求和回聲應(yīng)答報文。QuerymessagesICMPv6信息報文分類Echorequestandreplymessages回聲請求和回聲應(yīng)答Group-membershipmessagesICMPv6組成員關(guān)系報文Group-membershipmessageformats

(query)ICMPv6組成員關(guān)系報文Group-membershipmessageformats

(report)Group-membershipmessageformats

(termination)Foursituationsofgroup-membershipoperation4.2.4ICMPv6處理規(guī)則如果一個節(jié)點收到一條未知類型的ICMPv6錯誤報文的話，該節(jié)點必須要把它傳送給上層。如果一個節(jié)點收到一條未知類型的ICMPv6信息，該節(jié)點必須無聲無息地將其丟棄。和在ICMPv4中一樣，最有可能導(dǎo)致ICMP錯誤報文來自ICMP報文體中ICMP數(shù)據(jù)包不能超過IPv6的最小MTU。不準(zhǔn)發(fā)送ICMPv6報文的6種情況。4.3鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議4.3.1鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議概述鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議實現(xiàn)了在IPv4中應(yīng)用的地址解析協(xié)議(ARP)和ICMP路由器發(fā)現(xiàn)和重定向，還加入了一些新的功能。IPv6節(jié)點利用鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議可以實現(xiàn)的機制有：⑴確定同一鏈路上節(jié)點的鏈路層地址。⑵查找可以轉(zhuǎn)發(fā)它們的數(shù)據(jù)包的鄰近路由器。⑶隨時跟蹤哪些鄰居可達(dá)，哪些不可達(dá)，并且檢測有改變的鏈路層地址。對于IPv4協(xié)議集改進(jìn)的12個內(nèi)容。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議由5條ICMPv6報文組成。4.3.2鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的功能路由器和前綴發(fā)現(xiàn)路由器發(fā)現(xiàn)功能用來標(biāo)識與給定鏈路相連的路由器，并獲取與地址自動配置相關(guān)的前綴和配置參數(shù)。地址解析IPv6節(jié)點通過鄰居請求和鄰居通告報文將IPv6地址解析成鏈路層地址對多播地址不執(zhí)行地址解析。節(jié)點通過多播鄰居請求報文來激活地址解析過程，鄰居請求報文用來請求目標(biāo)路由器返回它的鏈路層地址。4.3.3路由器請求和路由器通告路由器以一定的時間間隔發(fā)出路由器通告(RouterAdvertisement)報文。主機也可以通過發(fā)出路由器請求(RouterSolicitation)報文來請求路由器通告提示路由器不必按照固定的時間間隔，盡快發(fā)出一個路由器通告。比特代碼(設(shè)為0)133保留字(未使用，由發(fā)送方設(shè)置為0)0校驗和圖4.15路由器請求報文的格式81631選項(長度不定，若可知的話，是發(fā)送方的鏈路層地址)Router-solicitationmessage路由請求報文Routeradvertisementmessage路由通告報文4.3.4鄰居請求和鄰居通告這兩個報文完成兩個功能：在IPv4中由ARP處理的鏈路層地址解析，以及鄰居不可達(dá)性檢測機制。如果目的地址是一個多播地址，那么源地址正在解析一個鏈路層地址。如果源地址正在檢測一個鄰居的可達(dá)性，那么目的地址就是一個單播地址。比特代碼(設(shè)為0)1350校驗和圖4.17鄰居請求報文的格式81631選項保留字(只用于不可達(dá)檢測消息報文)目的地址Neighbor-solicitationmessage鄰居請求報文Neighbor-advertisementmessage鄰居通告報文Group-membershipmessagesICMPv6組成員關(guān)系報文Group-membershipmessageformats

(query)ICMPv6組成員關(guān)系報文Group-membershipmessageformats

(report)Group-membershipmessageformats

(termination)Foursituationsofgroup-membershipoperation4.3.5ICMP重定向報文路由器發(fā)出ICMP重定向(ICMPRedirect)報文是用來告訴節(jié)點在去往給定目的地的路徑上更優(yōu)的下一跳節(jié)點地址。重定向報文還可以告知節(jié)點，它所使用的目的地實際上是同一個鏈路上的一個鄰居，而不是遠(yuǎn)程子網(wǎng)上的一個節(jié)點。比特代碼(設(shè)為0)1370校驗和圖4.19重定向報文的格式81631選項保留字(由發(fā)送者初始化為0)目標(biāo)地址(16字節(jié))目的地址(16字節(jié))4.3.6鄰居發(fā)現(xiàn)選項鄰居發(fā)現(xiàn)報文可能包含一個或多個選項，有些選項可能在同一報文中出現(xiàn)多次也就是說鄰居發(fā)現(xiàn)報文包含著長度不定的Options(選項)字段。比特長度類型0選項(長度不定)圖4.20鄰居發(fā)現(xiàn)選項的格式816314.3.7鄰居緩存和目的地緩存IPv6節(jié)點需要維護(hù)各種信息表格。在這些表格中，鄰居緩存和目的地緩存是特別重要的。鄰居緩存目的地緩存RFC2461文檔對鄰居緩存和目的地緩存給出描述和定義一條鄰居緩存記錄可以處于5種狀態(tài)之一4.4IPv6地址解析技術(shù)4.4.1主機的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)IPv6協(xié)議的一個設(shè)計要求是：即使在一個有限的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，主機也必須正確工作。因此主機必須能實現(xiàn)自動配置，必須能學(xué)習(xí)到交換數(shù)據(jù)的有關(guān)目的地的最基本信息。儲存這些信息的存儲器叫做緩存，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一系列記錄的排列，稱作表項。每個表項儲存的信息有一定的有效期，需要周期性地清除緩存中超時的表項。上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用不同的方法實現(xiàn)。其中一種實現(xiàn)方法是對所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用單個最長匹配路由表。4.4.2主機數(shù)據(jù)包的發(fā)送算法IPv6單播地址下一跳確定的操作方法是：發(fā)送者使用前綴列表中的前綴進(jìn)行最長前綴匹配，確定數(shù)據(jù)包(分組)的目的地是在連接的還是非連接的。如果下一跳是在連接(online)的，下一跳地址就和目的地地址相同，否則發(fā)送者從默認(rèn)路由器列表中選擇下一跳。路由器的工作步驟是：⑴創(chuàng)建一個新表項，并設(shè)置其狀態(tài)為不完全。⑵開始進(jìn)行地址解析。⑶對傳送的包進(jìn)行排隊。4.4.3鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議與ARP協(xié)議的比較在IPv6中沒有繼續(xù)使用ARP的主要原因是：ARP依賴于IPv6和使用多播的ICMPv6報文，沒有必要為使用ARP的每個不同類型網(wǎng)絡(luò)都重新構(gòu)造ARP，任一支持IPv6和多播的節(jié)點也應(yīng)該支持鄰居發(fā)現(xiàn)。對多播的支持很重要，在鏈路層更是如此。多播在支持多路同時訪問的以太網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)上很容易實現(xiàn)。在文檔RFC1970中給出IPv6的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，描述了鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議機制及其實現(xiàn)方法。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議通過定義特殊的ICMP報文類型來執(zhí)行。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議比IPv4協(xié)議的ARP協(xié)議和RARP協(xié)議有了很大改進(jìn)。4.4.4地址可達(dá)性檢測主機與鄰居節(jié)點之間所有路徑都應(yīng)進(jìn)行鄰居不可達(dá)性檢測，包括：主機到主機主機到路由器以及路由器到主機之間的通信，也可用于路由器之間以檢測鄰居或鄰居前向路徑發(fā)生的故障。鄰居不可達(dá)性檢測與向鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)包同時進(jìn)行。在鄰居可達(dá)性確認(rèn)期間，路由器繼續(xù)向緩存鏈路層地址的鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)包；如果沒有數(shù)據(jù)包發(fā)向鄰居，則不發(fā)送檢測。4.4.5重定向技術(shù)重定向功能是將主機重定向到一個更好(更佳)的第一跳路由器，或者向主機通告發(fā)送給目的節(jié)點的分組不需要路由器轉(zhuǎn)發(fā)，因為目的節(jié)點就是鄰居節(jié)點。當(dāng)選擇的路由器作為分組傳送的下一跳并不是最佳選擇時，路由器需產(chǎn)生重定向報文。路由器必須能夠確定與它相鄰的路由器的本地鏈路(1ink-local)地址，以保證收到重定向報文中的目標(biāo)地址。對靜態(tài)路由情況，下一跳路由器的地址應(yīng)用本地鏈路地址表示，對于動態(tài)路由，需要相鄰路由器之間交換它們的本地鏈路地址。重定向前后分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的變化主機1數(shù)據(jù)流向圖4.22重定向前后分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的變化主機2路由器1路由器2主機1主機2路由器1路由器2路由器路由器主機1主機1主機2主機24.5多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議MLD4.5.1多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議概述多播監(jiān)聽者是希望收到多播數(shù)據(jù)報的節(jié)點。IPv6路由器通過多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)MLD協(xié)議，發(fā)現(xiàn)在與它直接連接的鏈路和出現(xiàn)的多播監(jiān)聽者，同時發(fā)現(xiàn)這些多播監(jiān)聽者感興趣的多播地址。MLD用3個ICMPv6報文取代了IPv4網(wǎng)絡(luò)所用的IGMP協(xié)議。可以通過報文中多播地址字段的內(nèi)容區(qū)分不同的MLD報文。RFC3810給出MLD協(xié)議的第2版MLDv2，MLDv2與MLDv1兼容增加了對源過濾器的支持，可以區(qū)分多播數(shù)據(jù)報發(fā)出的源地址。多播路由器通過多播路由協(xié)議收集多播監(jiān)聽者的信息，并把監(jiān)聽狀態(tài)通告與它相鄰的多播路由器。4.5.2多播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)報文格式MLDv2的報文類型是ICMPv6報文類型的子集與ICMPv6一樣，也是通過IPv6分組中下一個首部字段值為58來標(biāo)識。MLDv2的報文類型有兩種：多播監(jiān)聽者查詢多播監(jiān)聽者報告。多播監(jiān)聽者查詢報文多播監(jiān)聽者查詢報文的類型為130，由處于查詢狀態(tài)的多播路由器發(fā)出用于查詢鄰居接口的多播監(jiān)聽狀態(tài)。比特代碼(0)S0圖4.24多播監(jiān)聽者查詢報文的格式81631校驗和類型最大響應(yīng)代碼保留字多播地址源地址數(shù)QQICQRV保留源地址[i]源地址[n]……多播監(jiān)聽者報告報文多播監(jiān)聽者報告報文由IPv6節(jié)點發(fā)送給鄰居路由器用于報告節(jié)點接口當(dāng)前的多播監(jiān)聽狀態(tài)或多播監(jiān)聽狀態(tài)的變化。比特保留字(0)0圖4.25多播監(jiān)聽者報告報文的格式81631校驗和類型多播地址記錄數(shù)保留字多播地址記錄[i]……多播地址記錄[