IPv6通讯原理 - 不能忽略的网卡启动过程

目录

• 一. 为什么不能忽略网卡启动过程
• 二. 实验环境
• 三. 网卡启动前/后的样子
• 四. 结论写在前
• Step1. 生成“链路本地地址”
• Step2. 生成“被请求节点多播地址”
• Step3. “多播成员报告”
• Step4. “重复地址检测”
• Step5. “无状态地址自动配置”
• 思考题
• 附. 实验脚本与抓包文件

一. 为什么不能忽略网卡启动过程

掌握网络技术，除了看RFC协议外，最直接高效的方法就是“亲眼所见”。

其中抓包分析是最为关键的方法，能了解到：

•  What：对应哪个协议
• Why：协议用途
• When：协议之间的关联
• How：报文地址和内容

网卡启动是网络通讯的第一步，只有夯实基础方能展翅高飞。

二. 实验环境

本文以CentOS 7为实验环境，创建两个network namespace(名字分别为ns1和ns2)，并通过veth网卡桥接到同一个linux bridge(名字为br0)，来模拟最简单的环境，即两台同二层服务器。

先贴出mac地址：

• ns1内的mac：52:54:00:00:00:01
• ns2内的mac：52:54:00:00:00:02

实验步骤：

• 1️⃣ 在ns1里启动网卡，但不抓包查看
• 2️⃣ 在ns2里启动网卡，同时在br0上进行抓包分析

观察：

•  ns2会产生哪些包
• ns1是否会对ns2进行响应

本文最后会附上实验脚本和抓包文件的下载地址。

三. 网卡启动前/后的样子

网卡启动前的样子

在ns2里启动网卡之前，先对ns2里的网络环境进行查看，命令如下

# 查看网卡状态 
ip netns exec ns2 ip link 
 
# 查看ipv6地址 
ip netns exec ns2 ip -6 addr 
 
# 查看ipv6路由 
ip netns exec ns2 ip -6 route 
 
# 查看ipv6多播地址 
ip netns exec ns2 ip -6 maddr 

可以看到此时eth0处于DOWN的状态，接下去，对eth0进行UP。

网卡启动后的样子

# 启动网卡 
ip netns exec ns2 ip link set eth0 up 

进入ns2里查看

可以看到，此时网卡已启动，并获得了一个链路本地地址(图中fe80开头的)

抓到了哪些包呢

这些包都是什么意思，如何产生，为何产生，请接着往下看。

四. 结论写在前

网卡启动过程一共有5步，详见示意图(右边的数字，表示对应抓包图中的第几个包)：

接下来，将对这5步进行逐步讲解。

Step1. 生成“链路本地地址”

(本步骤尚未产生数据包)

 “链路本地地址”是什么

• 当网卡启动时会根据某种算法自动生成链路本地地址(Link-Local Address)。
• 具体生成的地址，与操作系统有关，有的根据MAC地址换算而来(EUI-64)，有的则是随机生成，并不统一。
• “链路本地地址”是范围为fe80::/10的单播地址。
• “链路本地”顾名思义，只在同一个二层内传播，不会被路由器转发。

“链路本地地址”有什么作用

• 地址自动配置
• 邻居发现协议
• 路由转发(可以作为下一跳地址)

Step2. 生成“被请求节点多播地址”

(本步骤尚未产生数据包)

 “被请求节点多播地址”是什么

在IPv6的世界中，每生成一个ip地址(准确说是单播地址)，无论什么类型，都会对应生成一个“被请求节点多播地址”(Solicited-Node multicast address)。

组成方式：FF02::1:FF00:0/104 + 单播地址的最后24bit。可以看到，该地址是通过单播地址推导而成，不是随机的。上图中红框里的地址就是“链路本地地址”对应的“被请求节点多播地址”。

为什么需要“被请求节点多播地址”

（编辑：晋中站长网）

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