DHCPv6（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6，支持IPv6的动态主机配置协议）是针对IPv6编址方案设计的，为主机分配IPv6前缀、IPv6地址和其他网络配置参数的协议。

与其他IPv6地址分配方式（手工配置、通过路由器公告消息中的网络前缀无状态自动配置等）相比，DHCPv6具有以下优点：

l              更好地控制地址的分配。通过DHCPv6不仅可以记录为主机分配的地址，还可以为特定主机分配特定的地址，以便于网络管理。

l              为设备分配前缀，便于全网络的自动配置和管理。

l              除了IPv6前缀、IPv6地址外，还可以为主机分配DNS服务器、域名等网络配置参数。

DHCPv6服务器为客户端分配地址/前缀的过程分为两类：

l              交互两个消息的快速分配过程

l              交互四个消息的分配过程

图1-1 地址/前缀快速分配过程

如图1-1所示，地址/前缀快速分配过程为：

(1)        DHCPv6客户端在发送的Solicit消息中携带Rapid Commit选项，标识客户端希望服务器能够快速为其分配地址/前缀和网络配置参数；

(2)        如果DHCPv6服务器支持快速分配过程，则直接返回Reply消息，为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。如果DHCPv6服务器不支持快速分配过程，则采用“1.2.2  交互四个消息的分配过程”为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。

交互四个消息的分配过程如图1-2所示。

图1-2 交互四个消息的分配过程

交互四个消息分配过程的简述如表1-1。

表1-1 交互四个消息的分配过程

步骤

发送的消息

说明

(1)

Solicit

DHCPv6客户端发送该消息，请求DHCPv6服务器为其分配IPv6地址/前缀和网络配置参数

(2)

Advertise

如果Solicit消息中没有携带Rapid Commit选项，或Solicit消息中携带Rapid Commit选项，但服务器不支持快速分配过程，则DHCPv6服务器回复该消息，通知客户端可以为其分配的地址/前缀和网络配置参数

(3)

Request

如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise消息，则根据消息接收的先后顺序、服务器优先级等，选择其中一台服务器，并向该服务器发送Request消息，请求服务器确认为其分配地址/前缀和网络配置参数

(4)

Reply

DHCPv6服务器回复该消息，确认将地址/前缀和网络配置参数分配给客户端使用

DHCPv6服务器分配给客户端的IPv6地址/前缀具有一定的租借期限。租借期限由有效生命期（Valid Lifetime）决定。地址/前缀的租借时间到达有效生命期后，DHCPv6客户端不能再使用该地址/前缀。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/前缀，则需要更新地址/前缀租约。

图1-3 通过Renew更新地址/前缀租约

如图1-3所示，地址/前缀租借时间到达时间T1（推荐值为首选生命期Preferred Lifetime的一半）时，DHCPv6客户端会向为它分配地址/前缀的DHCPv6服务器单播发送Renew报文，以进行地址/前缀租约的更新。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，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/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约。

图1-4 通过Rebind更新地址/前缀租约

如图1-4所示，如果在T1时发送Renew请求更新租约，但是没有收到DHCPv6服务器的回应报文，则DHCPv6客户端会在T2（推荐值为首选生命期的0.8倍）时，向所有DHCPv6服务器组播发送Rebind报文请求更新租约。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，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/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约；如果DHCPv6客户端没有收到服务器的应答报文，则到达有效生命期后，客户端停止使用该地址/前缀。

有效生命期和首选生命期的详细介绍请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IPv6基础”。

DHCPv6服务器可以为已经具有IPv6地址/前缀的客户端分配其他网络配置参数，该过程称为DHCPv6无状态配置。

DHCPv6客户端通过地址无状态自动配置功能成功获取IPv6地址后，如果接收到的RA（Router Advertisement，路由器通告）报文中M标志位（Managed address configuration flag，被管理地址配置标志位）为0、O标志位（Other stateful configuration flag，其他配置标志位）为1，则DHCPv6客户端会自动启动DHCPv6无状态配置功能，以获取除地址/前缀外的其他网络配置参数。

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。详细介绍请参见“三层技术-IP业务配置指导”的“IPv6基础”。

图1-5 DHCPv6无状态配置工作过程

如图1-5所示，DHCPv6无状态配置的具体过程为：

(1)        客户端以组播的方式向DHCPv6服务器发送Information-request报文，该报文中携带Option Request选项，指定客户端需要从服务器获取的配置参数。

(2)        服务器收到Information-request报文后，为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客户端。

(3)        客户端检查Reply报文中提供的信息，如果与Information-request报文中请求的配置参数相符，则按照Reply报文中提供的参数进行网络配置；否则，忽略该参数。如果接收到多个Reply报文，客户端将选择最先收到的Reply报文，并根据该报文中提供的参数完成客户端无状态配置。

与DHCPv6相关的协议规范有：

l              RFC 3736：Stateless Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Service for IPv6

l              RFC 3315：Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6)

l              RFC 2462：IPv6 Stateless Address Autoconfiguration

l              RFC 3633：IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6

图2-1 DHCPv6服务器应用组网图

如图2-1所示，为了便于集中管理IPv6地址，简化网络配置，DHCPv6服务器可以用来为DHCPv6客户端分配IPv6前缀。DHCPv6客户端获取到IPv6前缀后，向所在网络发送包含该前缀信息的RA消息，以便网络内的主机根据该前缀自动配置IPv6地址。

目前，设备作为DHCPv6服务器时，只能为DHCPv6客户端分配前缀，不能分配地址；且支持DHCPv6无状态配置，为DHCPv6客户端分配除IPv6地址/前缀外的其他网络配置参数。

1. DHCPv6采用的组播地址

DHCPv6中采用组播地址FF05::1:3来表示站点本地范围内所有的DHCPv6服务器；采用组播地址FF02::1:2来表示链路本地范围内所有的DHCPv6服务器和中继。

2. DUID

DUID（DHCP Unique Identifier，DHCP唯一标识符）用来标识一台DHCPv6设备（包括客户端、服务器和中继）。

图2-2 DUID-LL结构

目前，设备采用RFC 3315规定的DUID-LL（DUID Based on Link-layer Address，基于链路层地址的DUID）作为DHCPv6设备的标识。DUID-LL的结构如图2-2所示：

l              DUID type：DUID类型。设备支持的DUID类型为DUID-LL，取值为0x0003。

l              Hardware type：硬件类型。设备支持的硬件类型为以太网，取值为0x0001。

l              Link layer address：链路层地址。取值为设备的桥MAC地址。

3. IA

IA（Identity Association，标识联盟）用于管理分配给客户端的一组地址和前缀等信息，通过IAID标识。一个客户端可以有多个IA，如客户端的每个接口拥有一个IA，用来管理该接口获取的地址和前缀等信息。

4. IAID

IAID是IA的标识符，由客户端选择。在一个客户端上不同IA的IAID不能相同。

5. PD

PD（Prefix Delegation，前缀授权）是DHCPv6服务器为分配的前缀创建的租约，前缀租约中记录了IPv6前缀、客户端DUID、IAID、有效时间、首选时间、租约过期时间、申请前缀的客户端的IPv6地址等信息。

DHCPv6服务器从接口接收到客户端的请求后，从该接口应用的地址池中选择前缀和其他网络配置参数，分配给客户端。地址池既可以包含静态绑定前缀，用于为特定客户端分配固定前缀；也可以引用包含一定前缀范围的前缀池，用于动态选择可用前缀分配给客户端。

DHCPv6服务器按照如下顺序从地址池中为客户端选择匹配的前缀：

(1)        DUID、IAID与客户端DUID、IAID匹配，且与客户端期望前缀匹配的静态绑定前缀；

(2)        DUID、IAID与客户端DUID、IAID匹配的静态绑定前缀；

(3)        DUID与客户端的DUID匹配，且与客户端期望前缀匹配的静态绑定前缀，该前缀中未指定客户端的IAID；

(4)        DUID与客户端DUID匹配的静态绑定前缀，该前缀中未指定客户端的IAID；

(5)        前缀池中与客户端期望前缀匹配的空闲前缀；

(6)        前缀池中的其他空闲前缀。

相关连接

https://www.alliedtelesis.com/sites/default/files/documents/feature-guides/dhcpv6_feature_overview_guide_rev_a.pdf

IP Addressing: DHCP Configuration Guide, Cisco IOS XE Release 3S (Cisco ASR 920 Series) - IPv6 Access Services: DHCPv6 Prefix Delegation [Cisco IOS XE 3S] - Cisco