一、IPv6基础
IPv6(Internet Protocol Version 6，互联网协议版本 6)是网络层协议的第二代标准协议，也被称为 IPng(IP Next Generation，下一代互联网协议)，它是 IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)设计的一套规范，是 IPv4 的升级版本。IPv6 和 IPv4 之间最显著的区别为：IP地址的长度从 32 比特增加到 128 比特。
二、IPv6报文和IPv4报文对比
IPv6报文更加简洁
三、IPv6 邻居发现协议介绍
IPv6 邻居发现(Neighbor Discovery，ND)协议使用五种类型的 ICMPv6 消息，实现下面一些功能：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、地址自动配置和重定向等功能。
1. 地址解析
获取同一链路上邻居节点的链路层地址(与IPv4 的ARP功能相同)，通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA实现。
- 节点 A 以组播方式发送 NS 消息。NS 消息的源地址是节点 A 的接口 IPv6 地址，目的地址是节点 B 的请求节点组播地址，消息内容中包含了节点 A 的链路层地址和请求的目标地址。
- 节点 B 收到 NS 消息后，判断报文的目标地址是否为自己的 IPv6 地址。如果是，则节点 B 可以学习到节点 A 的链路层地址，并以单播方式返回 NA 消息，其中包含了自己的链路层地址。
- 节点 A 从收到的 NA 消息中就可获取到节点 B 的链路层地址。
2. 验证邻居是否可达
在获取到邻居节点的链路层地址后，通过邻居请求消息 NS 和邻居通告消息 NA 可以验证邻居节点是否可达。
- 节点发送 NS 消息，其中目的地址是邻居节点的 IPv6 地址。
- 如果收到邻居节点的确认报文，则认为邻居可达;否则，认为邻居不可达。
3. 重复地址检测
当节点获取到一个IPv6 地址后，需要使用重复地址检测功能确定该地址是否已被其他节点使用(与IPv4 的免费ARP功能相似)。
- 节点 A 发送 NS 消息，NS 消息的源地址是未指定地址::，目的地址是待检测的 IPv6 地址对应的被请求节点组播地址，消息内容中包含了待检测的 IPv6 地址。
- 如果节点 B 已经使用这个 IPv6 地址，则会返回 NA 消息。其中包含了自己的 IPv6 地址。
- 节点 A 收到节点 B 发来的 NA 消息，就知道该 IPv6 地址已被使用。反之，则说明该地址未被使用，节点 A 就可使用此 IPv6 地址。
4. 路由器发现/前缀发现及地址无状态自动配置
路由器发现/前缀发现是指节点从收到的 RA 消息中获取邻居路由器及所在网络的前缀，以及其他配置参数。
地址无状态自动配置是指节点根据路由器发现/前缀发现所获取的信息，自动配置 IPv6 地址。
路由器发现/前缀发现通过路由器请求消息 RS 和路由器通告消息 RA 来实现，具体过程如下：
- 节点启动时，通过 RS 消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，以便用于节点的配置。
- 路由器返回 RA 消息，其中包括前缀信息选项(路由器也会周期性地发布 RA 消息)。
- 节点利用路由器返回的 RA 消息中的地址前缀及其他配置参数，自动配置接口的 IPv6 地址及其他信息。
前缀信息选项中不仅包括地址前缀的信息，还包括该地址前缀的首选生命期(preferred lifetime)和有效生命期(valid lifetime)。节点收到周期性发送的 RA 消息后，会根据该消息更新前缀的首选生命期和有效生命期。
- 有效生命期：表示前缀有效期。在有效生命期内，通过该前缀自动生成的地址可以正常使用;有效生命期过期后，通过该前缀自动生成的地址变为无效，将被删除。
- 首选生命期：表示首选通过该前缀无状态自动配置地址的时间。首选生命期过期后，节点通过该前缀自动配置的地址将被废止。节点不能使用被废止的地址建立新的连接，但是仍可以接收目的地址为被废止地址的报文。首选生命期必须小于或等于有效生命期。
5. 重定向功能
当主机启动时，它的路由表中可能只有一条到缺省网关的缺省路由。当满足一定的条件时，缺省网关会向源主机发送 ICMPv6 重定向消息，通知主机选择更好的下一跳进行后续报文的发送(与 IPv4的 ICMP 重定向消息的功能相同)。
同时满足下列条件时，设备会发送 ICMPv6 重定向报文：
- 接收和转发数据报文的接口是同一接口;
- 被选择的路由本身没有被 ICMPv6 重定向报文创建或修改过;
- 被选择的路由不是设备的缺省路由;
- 被转发的 IPv6 数据报文中不包含路由扩展头。
