扶摇上九天,DHCPv6进阶篇

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首页角色扮演扶摇九天更新时间:2024-04-30


DHCPv6工作原理::

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:

图:DHCPv6四步交互地址分配过程

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:

图:DHCPv6两步交互地址分配过程

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:

图:DHCPv6无状态工作过程

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:

图:DHCPv6 PD工作原理

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:

图:DHCPv6中继工作原理

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。

DHCPv6基础配置命令

address prefix //IPv6地址池视图下配置网络前缀和生命周期。//infinite:指定生命周期为无穷大。//生命周期默认值为86400,即1天。

capwap-ac ipv6-address//在IPv6地址池视图下配置AC的IPv6地址。

conflict-address expire-time expire-time//配置IPv6地址池下冲突地址老化时间。//缺省情况下,地址池下的冲突地址老化时间是172800秒,即2天。

dhcpv6 client information-request//使能接口以DHCPv6无状态自动分配方式获取网络配置参数//(不包括IPv6地址)的功能。

dhcpv6 client pd//配置DHCPv6 PD客户端功能。//hint ipv6-address:指定期望申请的IPv6地址//hint ipv6-prefix/ipv6-prefix-length:// 指定期望申请的IPv6地址前缀和前缀长度。//rapid-commit:指定客户端以两步交互申请IPv6地址前缀。//unicast-option:指定客户端以单播方式申请IPv6地址前缀。//union-mode:指定客户端使用一个报文同时获取IPv6地址和前缀。

dhcpv6 duid { ll | llt | duid }//配置DHCPv6设备的唯一标识符DUID。//缺省情况下,设备以ll的方式生成DUID。//ll:指定设备采用链路层地址(即MAC地址)方式生成DUID。//llt:指定设备采用链路层地址(即MAC地址)加时间的方式生成DUID。

dhcpv6 client renew//手动更新DHCPv6客户端申请到的IPv6地址/前缀。

renew-time-percent rebind-time-percent//配置IPv6地址池的续租时间和重绑定时间占优先生命周期的百分比。//缺省情况下,IPv6地址池的续租时间占优先生命周期的50%//重绑定时间占优先生命周期的80%。

dhcpv6 interface-id format { default | user-defined text }//配置DHCPv6报文中Interface-ID选项的格式。

dhcpv6 packet-rate//使能DHCPv6报文限速功能,并配置速率抑制值。//缺省情况下,DHCPv6报文限速功能处于未使能状态。

dhcpv6 packet-rate drop-alarm enable//使能DHCPv6报文限速丢弃告警功能。

dhcpv6 packet-rate drop-alarm threshold 100

//配置DHCPv6报文限速丢弃告警阈值.缺省值为100包

dhcpv6 pool pool-name//创建IPv6/IPv6 PD地址池或进入IPv6/IPv6 PD地址池视图

dhcpv6 relay destination//使能接口的DHCPv6中继代理功能//并配置DHCPv6服务器或下一跳中继代理的IPv6地址。

dhcpv6 relay server-select group-name //来配置DHCPv6中继所对应的DHCPv6服务器组。

dhcpv6 relay source-interface//配置接口地址作为报文源IPv6地址。

dhcpv6 remote-id format//配置DHCPv6报文中Remote-ID选项的格式。

dhcpv6 remote-id insert enable//使能在DHCPv6中继报文中插入remote-id选项的功能。

dhcpv6 server//使能DHCPv6服务器或DHCPv6 PD服务器功能。

dhcpv6-server ipv6-address//配置在DHCPv6服务器组中添加DHCPv6服务器或下一跳中继的成员。

dhcpv6 server database//使能DHCPv6数据保存功能。//write-delay :指定DHCPv6数据保存的时间间隔。

dhcpv6 server group group-name //创建一个DHCPv6服务器组并进入DHCPv6服务器组视图

dns-domain-name//配置DHCPv6服务器为DHCPv6客户端分配的域名后缀。

dns-server ipv6-address //配置DNS服务器IPv6地址。

excluded-address//配置IPv6地址池中不参与自动分配的IPv6地址范围。

information-refresh time//设置无状态DHCPv6方式分配给客户端的配置信息刷新时间。//缺省情况下,IPv6地址池配置信息刷新时间86400秒,即24小时。

ipv6 address auto dhcp命//使能接口通过DHCPv6协议自动获取IPv6地址及其他网络配置参数。

link-address//在IPv6地址池视图下配置网络前缀。

lock//锁定IPv6地址池。

nis-domain-name//配置DHCPv6服务器为DHCPv6客户端分配的NIS域名后缀

nisp-domain-name//配置DHCPv6服务器为DHCPv6客户端分配的NISP域名后缀。

prefix-delegation//配置地址池视图下的代理前缀。static-bind prefix//在DHCPv6地址池下静态绑定地址前缀与DHCPv6 PD客户端。

import all//使能设备向DHCPv6客户端动态分配DNS服务器和SNTP服务器配置信息的功能。

DHCPv6服务器、中继配置示例

实验拓扑:

图:DHCPv6实验拓扑

实验要求:

在AR1为DHCPv6服务器,AR2为DHCP中继。通过配置,为主机分配IPv6地址。

配置文件:

AR1:

<DHCPv6>dis current-configuration #

sysname DHCPv6#

ipv6 #

dhcp enable#

dhcpv6 pool pool1

address prefix 2000::/64

//配置IPv6地址前缀

excluded-address 2000::1#

interface GigabitEthernet0/0/0

ipv6 enable

ipv6 address 3000::1/64

dhcpv6 server pool1#

ipv6 route-static :: 0 3000::2 #

return

AR2:

<Realy>dis current-configuration #

sysname Realy#

ipv6 #

dhcp enable#

interface GigabitEthernet0/0/0

ipv6 enable

ipv6 address 3000::2/64 #

interface GigabitEthernet0/0/1

ipv6 enable

ipv6 address 2000::1/64

undo ipv6 nd ra halt

//使能路由器向主机发送路由通告信息

ipv6 nd autoconfig managed-address-flag

//使M和O标志位置位。实现主机通过DHCPv6方式获取地址

ipv6 nd autoconfig other-flag

dhcpv6 relay destination 3000::1

//指明DHCP服务器的地址#

return

图:DHCPv6服务器地址分配状况

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