IPv6無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置機(jī)制分析

　　摘　要：隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，IPv6協(xié)議將取代IPv4協(xié)議成為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6協(xié)議具有許多新的特性與功能，如提供更大的地址空間、支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置等，因而提高了因特網(wǎng)的擴(kuò)展性、可管理性。典型的IPv6主機(jī)單播地址由全局路由前綴、子網(wǎng)ID和64位接口ID組成，接口ID由主機(jī)自動(dòng)生成,全局路由前綴和子網(wǎng)ID可以通過(guò)路由通告消息得到。介紹了在Windows XP環(huán)境下由48位MAC地址生成接口ID的轉(zhuǎn)換算法，借助網(wǎng)絡(luò)上捕獲的數(shù)據(jù)報(bào)分析了主機(jī)獲得全局路由前綴的過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置；接口ID；路由器請(qǐng)求；路由器宣告

　　IPv6協(xié)議是下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，他解決了IPv4協(xié)議所暴露的諸多缺陷，如地址稀缺、路由表龐大、對(duì)移動(dòng)設(shè)備支持不足等。IPv6協(xié)議的一個(gè)突出特點(diǎn)是支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的地址自動(dòng) 配置，這極大地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理者的工作。��

1IPv6地址格式及地址配置方式

　　一個(gè)典型的IPv6主機(jī)單播地址由3部分組成：全局路由前綴、子網(wǎng)ID和接口ID(64位)。全局 路由前綴用來(lái)識(shí)別分配給一個(gè)站點(diǎn)的一個(gè)地址范圍。子網(wǎng)ID也稱為子網(wǎng)前綴，一個(gè)子網(wǎng)ID與 一個(gè)鏈接相關(guān)聯(lián)，以識(shí)別站點(diǎn)中某個(gè)鏈接。接口ID用來(lái)識(shí)別鏈接上的某個(gè)接口，在該鏈接上是惟一的。

　　IPv6地址配置可以分為手動(dòng)地址配置和自動(dòng)地址配置2種方式。自動(dòng)地址配置方式又可以分為無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置和有狀態(tài)地址自動(dòng)配置2種。在無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式下，網(wǎng)絡(luò)接口接收路由器宣告的全局地址前綴，再結(jié)合接口ID得到一個(gè)可聚集全局單播地址。在有狀態(tài)地址自動(dòng)配置的方式下，主要采用動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP），需要配備專門的DHCP服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)接口通過(guò)客戶機(jī)/服務(wù)器模式從DHCP服務(wù)器處得到地址配置信息。��

2接口ID的生成

　　在無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式下，接口ID通常可以通過(guò)EUI64轉(zhuǎn)換算法得到。接口ID由48位MAC地址轉(zhuǎn)換得到。EUI64是IEEE定義的一種基于64位的擴(kuò)展惟一標(biāo)示符。他是IEEE指定的公共24位制造商標(biāo)示和制造商為產(chǎn)品指定的40位值的組合。在IPv6地址中，接口ID的長(zhǎng)度為64位，他由48位的以太網(wǎng)MAC地址轉(zhuǎn)換得到，下面介紹EUI64轉(zhuǎn)換算法。

　　48位以太網(wǎng)MAC地址的格式固定為：

　　其中，c位表示廠商ID，m位表示廠商編號(hào)ID，g位表示是單個(gè)主機(jī)還是某個(gè)組。轉(zhuǎn)換算法需將g位前的一位求反，并在c位和m位（MAC地址的第3和第4個(gè)字節(jié)）之間插入2個(gè)字節(jié)FFFE，則接口ID為：

　　Windows XP下主機(jī)地址自動(dòng)配置示例如圖1所示。

　　(1) Linklayer address是MAC地址（000795��1a0669）。

　　(2) preferred linklocal通過(guò)自動(dòng)配置得到主機(jī)鏈路本地地址。其中，fe80是鏈路本地地址的固定前綴，207:95ff:fe1a:669為從MAC地址轉(zhuǎn)換得到的接口ID。��

3全局路由前綴的獲得

　　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為獲得他的全局路由前綴，向與他相連的路由器發(fā)出路由器請(qǐng)求RS（Router Solic itation）消息，網(wǎng)絡(luò)上捕獲的路由器請(qǐng)求消息如圖2所示。

　　該RS消息的類型字段值133，表明這是一個(gè)路由器請(qǐng)求消息，消息的源地址是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本 地鏈路地址，由于這是一個(gè)路由器請(qǐng)求消息，目的地址是FF02::2（所有路由器多播地址）。

　　路由器收到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的RS消息后，向該節(jié)點(diǎn)回送路由器宣告RA（Router Advertisement）消 息。RA消息如圖3所示。RA消息的源地址是路由器的IPv6地址，目的地址是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地 鏈路地址，消息的類型字段值134，表明這是一個(gè)路由通告消息，消息的選項(xiàng)字段給出全局 路由前綴1::。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在獲得全局路由前綴后，與接口ID結(jié)合形成他的全局IPv6地址。至 此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置過(guò)程結(jié)束。

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4結(jié)語(yǔ)

　　使用EUI 64轉(zhuǎn)換算法得到的接口ID是隨機(jī)器硬件固定的，也是全局惟一的。該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，是一種重要的接口ID自動(dòng)生成算法，目前Windows，Linux操作系統(tǒng)在對(duì)主機(jī)生成接口ID時(shí)，均使用EUI 64轉(zhuǎn)換算法。作為對(duì)該算法的一種改進(jìn)，RFC3041又引入了一種隨機(jī)地址機(jī)制，他包含了用一組隨機(jī)數(shù)字代替由MAC地址轉(zhuǎn)換的接口ID。該地址具有一定的生存周期，隨著生存周期的結(jié)束，該地址會(huì)自動(dòng)更換，較好地解決了節(jié)點(diǎn)的Internet訪問(wèn)活動(dòng)被跟蹤的問(wèn)題。��

參考文獻(xiàn)

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［6］Silvia Hagen.IPv6精髓［M］.技橋，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

作者：宋曉宇，邱澤陽(yáng)(蘭州交通大學(xué)甘肅 蘭州730070) 來(lái)源：現(xiàn)代電子技術(shù)