无状态和有状态并不是相互对立的,他们可以同时存在,也就是一张网卡上可以同时出现通过RA生成的IP以及通过DHCPv6获得的IP。
从图中可以看到,顺序为:
1、Stateless自动配置“链路本地地址”
2、Stateless自动配置“全球地址”(或“唯一本地地址”)
3、Stateful自动配置“全球地址”(或“唯一本地地址”)和其他参数,其中Stateful阶段中存在Stateful DHCPv6或Stateless DHCPv6
注意:部分客户端操作系统或网络管理器当Stateless阶段没有收到RA报文后,就到此结束,不会走Stateful阶段,比如CentOS 7、Ubuntu 17的默认逻辑都是这样,而windows server 2012就会继续走Stateful阶段。
SLAACSLAAC基于协议RFC4861和RFC4862。
在SLAAC的世界里,没有DHCPv6。SLAAC协议由路由器来通告配置IPv6地址所需要的信息。具体工作流程是这样:支持IPv6的网卡启动的时候会发送一条RS(Router Solicitation)消息,源IP是网卡的link-local地址,目的IP是ff02::2。ff02::2也是保留的组播地址,用来表示所有的路由器。这条消息用来查找当前网络中的路由器。路由器收到这条消息之后,会回传一条RA(Router Advertisement)。一般情况下,RA的源IP地址是Router的link-local地址,目的地址是ff02::1。ff02::1也是一个保留的组播地址,用来表示所有的主机。也就是说任意网卡发起的RS消息,都会引起路由器将RA消息在整个网络中发送给所有的主机。除此之外,就算没有任何RS消息,路由器也应当定期向所有主机发送RA。
RA可以发送给网络中所有主机的基础就是,不像DHCP消息,RA是无状态的,任何主机接收到了RA消息之后,都能根据其中的信息完成IP地址配置。RA的options中通常包括:
- MTU
主机可以根据这个MTU值配置自己的MTU
- 路由器的MAC地址
- 0或者N个prefix(网段)
如果RA中一个prefix的auto标志位是1,那相当于告诉网卡,可以自己从这个prefix中生成一个IPv6的地址。网卡只需要使用一个局域网中唯一的标识符,再加上这个prefix,就能生成一个IPv6地址。
网卡在局域网中的天然唯一标识符就是MAC地址,因此一般情况下,SLAAC协议中,网卡是通过RA中的prefix和自身的MAC地址,再根据EUI-64格式生成一个IPv6地址。SLAAC协议的基础就是IPv6地址长度足够大,能支持这样的配置。
RA消息还能带来一个潜在的配置,主机会将IPv6的默认网关,指向RA的源IP地址,也就是Router的link-local地址。生成的默认路由是有时效的,时间是Router Lifetime。所以需要路由器定时发布RA(类似于心跳),更新主机的默认路由。这个机制讲道理是合理的,默认路由只有在路由器还活着的时候才有意义。但是这个机制增加了管理的复杂度,尤其在SDN场景,虚拟路由器下定时发布RA。 SLAAC协议有两个问题,一个是IPv6的地址不可控了,一般情况下与主机的MAC地址相关;另一个是RA格式比较简单,能传递的配置有限,一些复杂的主机配置无法通过RA传递。 但是好处是简单,只用路由器,不需要DHCPv6的介入,就可以完成简单的IP地址配置;另外无状态地址能简化管理,只需要一些简单的程序就能完成Prefix分发,不需要集中的管理地址,处理多节点数据同步,这有点像分布式架构。
Stateless DHCPv6
Stateless DHCPv6就是结合了SLAAC和DHCPv6。其中IPv6地址配置通过SLAAC下发,其他配置通过DHCPv6下发。这样能弥补SLAAC模式下,RA所能传递配置有限的问题。
Stateful DHCPv6 这里就是纯纯的DHCPv6了,但是前面说过,DHCPv6不支持子网掩码长度,路由,和默认路由。这样就导致通过DHCPv6获得的IPv6地址,因为没有掩码长度,地址的掩码都是128位。而路由和默认网关,还是需要依赖RA。因为在IPv6中,动态配置路由和默认网关的唯一方式就是使用Router Advertisement消息。所以,就算使用了DHCPv6,也不能完全摆脱RA消息。只是说DHCPv6下,IPv6地址变得可控了。所以,在IPv6动态地址配置中,Router Advertisement是必不可少的,因为它控制了主机路由和默认路由。同时Router Advertisement还控制了IPv6的动态地址配置模式。在RA的数据中,有两个标志位M(Managed)和O(Other)。