DHCPv6解析 |
您所在的位置:网站首页 › dhcpv4和dhcpv6哪个好 › DHCPv6解析 |
DHCPv6 Relay: DHCPv6中继代理,负责转发来自客户端方向或服务器方向的DHCPv6报文,协助DHCPv6客户端和DHCPv6服务器完成地址配置功能。一般情况下,DHCPv6客户端通过本地链路范围的组播地址与DHCPv6服务器通信,以获取IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。如果服务器和客户端不在同一个链路范围内,则需要通过DHCPv6中继代理来转发报文,这样可以避免在每个链路范围内都部署DHCPv6服务器,既节省了成本,又便于进行集中管理。 DHCPv6基本协议架构中,DHCPv6中继代理不是必须的角色。如果DHCPv6客户端和DHCPv6服务器位于同一链路范围内,或DHCPv6客户端和DHCPv6服务器直接通过单播交互完成地址分配或信息配置的情况下,是不需要DHCPv6中继代理参与的。只有当DHCPv6客户端和DHCPv6服务器不在同一链路范围内,或DHCPv6客户端和DHCPv6服务器无法单播交互的情况下,才需要DHCPv6中继代理的参与。 DHCPv6 Server: DHCPv6服务器,负责处理来自客户端或中继代理的地址分配、地址续租、地址释放等请求,为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置信息。 DHCPv6基本概念:组播地址 在DHCPv6协议中,客户端不用配置DHCPv6 Server的IPv6地址,而是发送目的地址为组播地址的Solicit报文来定位DHCPv6服务器。在DHCPv4协议中,客户端发送广播报文来定位服务器。为避免广播风暴,在IPv6中,已经没有了广播类型的报文,而是采用组播报文。DHCPv6用到的组播地址有两个: FF02::1:2(All DHCP Relay Agents and Servers):所有DHCPv6服务器和中继代理的组播地址,这个地址是链路范围的,用于客户端和相邻的服务器及中继代理之间通信。所有DHCPv6服务器和中继代理都是该组的成员。FF05::1:3(All DHCP Servers):所有DHCPv6服务器组播地址,这个地址是站点范围的,用于中继代理和服务器之间的通信,站点内的所有DHCPv6服务器都是此组的成员。UDP端口号 DHCPv6报文承载在UDPv6上。客户端侦听的UDP目的端口号是546。服务器、中继代理侦听的UDP端口号是547。DHCP唯一标识符(DUID) DHCP设备唯一标识符DUID(DHCPv6 Unique Identifier),每个服务器或客户端有且只有一个唯一标识符,服务器使用DUID来识别不同的客户端,客户端则使用DUID来识别服务器。 客户端和服务器DUID的内容分别通过DHCPv6报文中的Client Identifier和Server Identifier选项来携带。两种选项的格式一样,通过option-code字段的取值来区分是Client Identifier还是Server Identifier选项。 身份联盟(IA) 身份联盟IA(Identity Association)是使得服务器和客户端能够识别、分组和管理一系列相关IPv6地址的结构。每个IA包括一个IAID和相关联的配置信息。客户端必须为它的每一个要通过服务器获取IPv6地址的接口关联至少一个IA。客户端用给接口关联的IA来从服务器获取配置信息。每个IA必须明确关联到一个接口。IA的身份由IAID唯一确定,同一个客户端的IAID不能出现重复。IAID不应因为设备的重启等因素发生丢失或改变。IA中的配置信息由一个或多个IPv6地址以及T1和T2生存期组成。IA中的每个地址都有首选生存期和有效生存期。一个接口至少关联一个IA,一个IA可以包含一个或多个地址信息。 DHCPv6报文类型 DHCPv6报文格式:![]() 目前DHCPv6定义了如下十三种类型报文,DHCPv6服务器和DHCPv6客户端之间通过这十三种类型的报文进行通信。 DHCPv6和DHCPv4报文对比: 报文类型DHCPv6报文DHCPv4报文说明1SOLICITDHCP DISCOVERDHCPv6客户端使用Solicit报文来确定DHCPv6服务器的位置。2ADVERTISEDHCP OFFERDHCPv6服务器发送Advertise报文来对Solicit报文进行回应,宣告自己能够提供DHCPv6服务。3REQUESTDHCP REQUESTDHCPv6客户端发送Request报文来向DHCPv6服务器请求IPv6地址和其它配置信息。4CONFIRM-DHCPv6客户端向任意可达的DHCPv6服务器发送Confirm报文检查自己目前获得的IPv6地址是否适用与它所连接的链路。5RENEWDHCP REQUESTDHCPv6客户端向给其提供地址和配置信息的DHCPv6服务器发送Renew报文来延长地址的生存期并更新配置信息。6REBINDDHCP REQUEST如果Renew报文没有得到应答,DHCPv6客户端向任意可达的DHCPv6服务器发送Rebind报文来延长地址的生存期并更新配置信息。7REPLYDHCP ACK/NAKDHCPv6服务器在以下场合发送Reply报文:DHCPv6服务器发送携带了地址和配置信息的Reply消息来回应从DHCPv6客户端收到的Solicit、Request、Renew、Rebind报文。DHCPv6服务器发送携带配置信息的Reply消息来回应收到的Information-Request报文。用来回应DHCPv6客户端发来的Confirm、Release、Decline报文。8RELEASEDHCP RELEASEDHCPv6客户端向为其分配地址的DHCPv6服务器发送Release报文,表明自己不再使用一个或多个获取的地址。9DECLINEDHCP DECLINEDHCPv6客户端向DHCPv6服务器发送Decline报文,声明DHCPv6服务器分配的一个或多个地址在DHCPv6客户端所在链路上已经被使用了。10RECONFIGURE-DHCPv6服务器向DHCPv6客户端发送Reconfigure报文,用于提示DHCPv6客户端,在DHCPv6服务器上存在新的网络配置信息。11INFORMATION-REQUESTDHCP INFORMDHCPv6客户端向DHCPv6服务器发送Information-Request报文来请求除IPv6地址以外的网络配置信息。12RELAY-FORW-中继代理通过Relay-Forward报文来向DHCPv6服务器转发DHCPv6客户端请求报文。13RELAY-REPL-DHCPv6服务器向中继代理发送Relay-Reply报文,其中携带了转发给DHCPv6客户端的报文。 DHCPv6报文抓包: Solicit报文(类型1):DHCPv6客户端使用Solicit报文来确定DHCPv6服务器的位置。 ![]() DHCPv6服务器发送Advertise报文来对Solicit报文进行回应,宣告自己能够提供DHCPv6服务。 ![]() DHCPv6客户端发送Request报文来向DHCPv6服务器请求IPv6地址和其它配置信息。 ![]() DHCPv6客户端向给其提供地址和配置信息的DHCPv6服务器发送Renew报文来延长地址的生存期并更新配置信息。 ![]() 如果Renew报文没有得到应答,DHCPv6客户端向任意可达的DHCPv6服务器发送Rebind报文来延长地址的生存期并更新配置信息。 ![]() DHCPv6服务器在以下场合发送Reply报文:DHCPv6服务器发送携带了地址和配置信息的Reply消息来回应从DHCPv6客户端收到的Solicit、Request、Renew、Rebind报文。DHCPv6服务器发送携带配置信息的Reply消息来回应收到的Information-Request报文。用来回应DHCPv6客户端发来的Confirm、Release、Decline报文。 ![]() DHCPv6客户端向为其分配地址的DHCPv6服务器发送Release报文,表明自己不再使用一个或多个获取的地址。 ![]() 中继代理通过Relay-Forward报文来向DHCPv6服务器转发DHCPv6客户端请求报文。 ![]() DHCPv6服务器向中继代理发送Relay-Reply报文,其中携带了转发给DHCPv6客户端的报文。 ![]() DHCPv6自动分配分为DHCPv6有状态自动分配和DHCPv6无状态自动分配。 DHCPv6有状态自动分配。DHCPv6服务器自动配置IPv6地址/前缀,同时分配DNS、NIS、SNTP服务器等网络配置参数。DHCPv6无状态自动分配。主机IPv6地址仍然通过路由通告方式自动生成,DHCP服务器只分配除IPv6地址以外的配置参数,包括DNS、NIS、SNTP服务器地址等参数。 DHVPv6有状态自动分配:IPv6主机通过有状态DHCPv6方式获取IPv6地址和其他配置参数(例如DNS服务器的IPv6地址等)。 DHCPv6服务器为客户端分配地址/前缀的过程分为两类: DHCPv6四步交互分配过程DHCPv6两步交互快速分配过程DHCPv6四步交互 四步交互常用于网络中有多个DHCPv6服务器的情况。DHCPv6客户端首先通过组播发送Solicit报文来定位可以为其提供服务的DHCPv6服务器,在收到多个DHCPv6服务器的Advertise报文后,根据DHCPv6服务器的优先级选择一个为其分配地址和配置信息的服务器,接着通过Request/Reply报文交互完成地址申请和分配过程。 DHCPv6服务器端如果没有配置使能两步交互,无论客户端报文中是否包含Rapid Commit选项,服务器都采用四步交互方式为客户端分配地址和配置信息。 DHCPv6四步交互地址分配过程如下: ![]() DHCPv6四步交互地址分配过程如下: DHCPv6客户端发送Solicit报文,请求DHCPv6服务器为其分配IPv6地址和网络配置参数。如果Solicit报文中没有携带Rapid Commit选项,或Solicit报文中携带Rapid Commit选项,但服务器不支持快速分配过程,则DHCPv6服务器回复Advertise报文,通知客户端可以为其分配的地址和网络配置参数。如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise报文,则根据Advertise报文中的服务器优先级等参数,选择优先级最高的一台服务器,并向所有的服务器发送Request组播报文,该报文中携带已选择的DHCPv6服务器的DUID。DHCPv6服务器回复Reply报文,确认将地址和网络配置参数分配给客户端使用。DHCPv6两步交互 两步交互常用于网络中只有一个DHCPv6服务器的情况。DHCPv6客户端首先通过组播发送Solicit报文来定位可以为其提供服务的DHCPv6服务器,DHCPv6服务器收到客户端的Solicit报文后,为其分配地址和配置信息,直接回应Reply报文,完成地址申请和分配过程。 两步交换可以提高DHCPv6过程的效率,但在有多个DHCPv6服务器的网络中,多个DHCPv6服务器都可以为DHCPv6客户端分配IPv6地址,回应Reply报文,但是客户端实际只可能使用其中一个服务器为其分配的IPv6地址和配置信息。为了防止这种情况的发生,管理员可以配置DHCPv6服务器是否支持两步交互地址分配方式。 DHCPv6服务器端如果配置使能了两步交互,并且客户端报文中也包含Rapid Commit选项,服务器采用两步交互方式为客户端分配地址和配置信息。如果DHCPv6服务器不支持快速分配地址,则采用四步交互方式为客户端分配IPv6地址和其他网络配置参数。DHCPv6两步交互地址分配过程如下图: ![]() DHCPv6两步交互地址分配过程如下: DHCPv6客户端在发送的Solicit报文中携带Rapid Commit选项,标识客户端希望服务器能够快速为其分配地址和网络配置参数。DHCPv6服务器接收到Solicit报文后,将进行如下处理: 如果DHCPv6服务器支持快速分配地址,则直接返回Reply报文,为客户端分配IPv6地址和其他网络配置参数,Replay报文中也携带Rapid Commit选项。如果DHCPv6服务器不支持快速分配过程,则采用四步交互方式为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。 DHCPv6无状态自动分配:IPv6节点可以通过DHCPv6无状态方式获取配置参数(包括DNS、SIP、SNTP等服务器配置信息,不包括IPv6地址)。 DHCPv6无状态工作过程如下图所示: ![]() DHCPv6无状态工作过程如下: DHCPv6客户端以组播方式向DHCPv6服务器发送Information-Request报文,该报文中携带Option Request选项,指定DHCPv6客户端需要从DHCPv6服务器获取的配置参数。DHCPv6服务器收到Information-Request报文后,为DHCPv6客户端分配网络配置参数,并单播发送Reply报文,将网络配置参数返回给DHCPv6客户端。DHCPv6客户端根据收到Reply报文提供的参数完成DHCPv6客户端无状态配置。 DHCPv6 PD工作原理:DHCPv6前缀代理DHCPv6 PD(Prefix Delegation)是由Cisco公司提出的一种前缀分配机制,并在RFC3633中得以标准化。在一个层次化的网络拓扑结构中,不同层次的IPv6地址分配一般是手工指定的。手工配置IPv6地址扩展性不好,不利于IPv6地址的统一规划管理。 通过DHCPv6前缀代理机制,下游网络设备不需要再手工指定用户侧链路的IPv6地址前缀,它只需要向上游网络设备提出前缀分配申请,上游网络设备便可以分配合适的地址前缀给下游设备,下游设备把获得的前缀(一般前缀长度小于64)进一步自动细分成64前缀长度的子网网段,把细分的地址前缀再通过路由通告(RA)至与IPv6主机直连的用户链路上,实现IPv6主机的地址自动配置,完成整个系统层次的地址布局。 DHCPv6 PD工作过程下图所示: ![]() DHCPv6 PD四步交互地址分配过程如下: DHCPv6 PD客户端发送Solicit报文,请求DHCPv6 PD服务器为其分配IPv6地址前缀。如果Solicit报文中没有携带Rapid Commit选项,或Solicit报文中携带Rapid Commit选项,但服务器不支持快速分配过程,则DHCPv6服务器回复Advertise报文,通知客户端可以为其分配的IPv6地址前缀。如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise报文,则根据Advertise报文中的服务器优先级等参数,选择优先级最高的一台服务器,并向该服务器发送Request报文,请求服务器确认为其分配地址前缀。DHCPv6 PD服务器回复Reply报文,确认将IPv6地址前缀分配给DHCPv6 PD客户端使用。 DHCPv6中继工作原理:DHCPv6客户端通过DHCPv6中继转发报文,获取IPv6地址/前缀和其他网络配置参数(例如DNS服务器的IPv6地址等)。 DHCPv6中继工作过程如下图所示: ![]() DHCPv6中继工作交互过程如下: DHCPv6客户端向所有DHCPv6服务器和DHCPv6中继发送目的地址为FF02::1:2(组播地址)的请求报文。根据DHCPv6中继转发报文有如下两种情况: 如果DHCPv6中继和DHCPv6客户端位于同一个链路上,即DHCPv6中继为DHCPv6客户端的第一跳中继,中继转发直接来自客户端的报文,此时DHCPv6中继实质上也是客户端的IPv6网关设备。DHCPv6中继收到客户端的报文后,将其封装在Relay-Forward报文的中继消息选项(Relay Message Option)中,并将Relay-Forward报文发送给DHCPv6服务器或下一跳中继。如果DHCPv6中继和DHCPv6客户端不在同一个链路上,中继收到的报文是来自其他中继的Relay-Forward报文。中继构造一个新的Relay-Forward报文,并将Relay-Forward报文发送给DHCPv6服务器或下一跳中继。DHCPv6服务器从Relay-Forward报文中解析出DHCPv6客户端的请求,为DHCPv6客户端选取IPv6地址和其他配置参数,构造应答消息,将应答消息封装在Relay-Reply报文的中继消息选项中,并将Relay-Reply报文发送给DHCPv6中继。DHCPv6中继从Relay-Reply报文中解析出DHCPv6服务器的应答,转发给DHCPv6客户端。如果DHCPv6客户端接收到多个DHCPv6服务器的应答,则根据报文中的服务器优先级选择一个DHCPv6服务器,后续从该DHCPv6服务器获取IPv6地址和其他网络配置参数。 IPv6地址/前缀的分配与更新原则: IPv6地址分配的优先次序:DHCPv6服务器按照如下次序为DHCPv6客户端选择IPv6地址/前缀。 选择IPv6地址池 DHCPv6服务器的接口可以绑定IPv6地址池,DHCPv6服务器将选择该IPv6地址池为接口下的DHCPv6客户端分配地址/前缀。对于存在中继的场景,DHCPv6服务器的接口可以不绑定IPv6地址池,而是根据报文中第一个不为0的“link-address”字段(标识DHCPv6客户端所在链路范围),选择与地址池中已配置的网络前缀或IPv6地址前缀属于同一链路范围的地址池。 选择IPv6地址/前缀 确定地址池后,DHCPv6服务器将按照下面步骤为DHCPv6客户端分配IPV6地址/前缀: 如果地址池中为客户端指定了地址/前缀,优先从地址池中选择与客户端DUID匹配的地址/前缀分配给客户端。如果客户端报文中的IA选项携带了有效的地址/前缀,优先从地址池中选择该地址/前缀分配给客户端。如果该地址/前缀在地址池中不可用,则另外分配一个空闲地址/前缀给客户端。如果IPV6前缀长度比指定分配长度大,则按指定分配长度来分配。从地址池中选择空闲地址/前缀分配给客户端,保留地址(例如RFC 2526中定义的任播地址)、冲突地址、已被分配的地址不能再分配给客户端。如果没有合适的IPv6地址/前缀可以分配,则分配失败。 DHCPv6地址租约更新:DHCPv6服务器为DHCPv6客户端分配的地址是有租约的,租约由生命期(包括地址的首选生命期和有效生命期构成)和续租时间点(IA的T1、T2)构成。地址有效生命期结束后,DHCPv6客户端不能再使用该地址。在有效生命期到达之前,如果DHCPv6客户端希望继续使用该地址,则需要更新地址租约。 DHCPv6客户端为了延长其与IA关联的地址的有效生命期和首选生命期,在T1时刻,发送包含IA选项的Renew报文给服务器,其中IA选项中携带需要续租的IA地址选项。如果DHCPv6客户端一直没有收到T1时刻续租报文的回应报文,那么在T2时刻,DHCPv6客户端通过Rebind报文向DHCPv6服务器继续续租地址。 T1时刻地址租约更新过程如下: DHCPv6客户端在T1时刻(推荐值为优先生命期的0.5倍)发送Renew报文进行地址租约更新请求。DHCPv6服务器回应Reply报文。 如果DHCPv6客户端可以继续使用该地址,则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文,通知DHCPv6客户端已经成功更新地址租约。如果该地址不可以再分配给该DHCPv6客户端,则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文,通知DHCPv6客户端不能获得新的租约。T2时刻地址租约更新过程如下: DHCPv6客户端在T1时刻发送Renew请求更新租约,但是没有收到DHCPv6服务器的回应报文。 DHCPv6客户端在T2时刻(推荐值为优先生命期的0.8倍),向所有DHCPv6服务器组播发送Rebind报文请求更新租约。 DHCPv6服务器回应Reply报文。 如果DHCPv6客户端可以继续使用该地址,则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文,通知DHCPv6客户端已经成功更新地址/前缀租约。如果该地址不可以再分配给该DHCPv6客户端,则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文,通知DHCPv6客户端不能获得新的租约。如果DHCPv6客户端没有收到DHCPv6服务器的应答报文,则到达有效生命期后,DHCPv6客户端停止使用该地址。 IP地址预留:DHCPv6服务器支持预留IPv6地址,即保留部分IPv6地址不参与动态分配。比如预留的IPv6地址可作为DNS服务器的IPv6地址。 |
CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3 |