• 近年來 Internet 以指數成長以及 IPv4
  位址空間即將耗盡
  IPv4
  位址已變得相當匱乏，一些組織不得不使用網路位址轉換工具
  (NAT) 將多個專用位址對應到一個公用的 IP
  位址。雖然 NAT
  促進專用位址空間的重新使用，但它們不支援標準式的網路層安全性或所有高層通訊協定的正確對應，因此當連線兩個使用專用位址空間的組織時，就可能出現問題。
  此外，隨著 Internet
  連線的裝置和工具日益成長，總有一天公用
  IPv4 位址空間會耗盡。
• Internet 的成長以及 Internet
  主幹路由器處理大型路由表的能力
  由於 IPv4 網路 ID
  以前和目前的配置方式，在 Internet
  主幹路由器的路由表中通常有超過 70,000
  個以上的路由。目前 IPv4 Internet
  路由基礎結構是由階層式和非階層式結構的路由組成。
• 需要更簡單的組態
  大多數目前的 IPv4
  建置不是手動組態，就是使用受管理的位址組態通訊協定，如動態主機組態通訊協定
  (DHCP)。隨著使用 IP
  的電腦和裝置增多，迫切需要一種更簡單、自動化程度更高的位址組態以及其它不依賴於
  DHCP 基礎結構管理的組態。
• IP 等級的安全性需求
  在 Internet
  等公開媒體上進行私人通訊，就需要加密服務，以保障傳送資料在傳輸程序中不被檢視或修改。雖然目前有
  IPv4 封包使用的安全標準 (稱為「IP 安全」或
  IPSec)，但此標準是選擇性的，普遍使用的是專用的解決方案。
• 需要為資料即時傳輸提供更好的支援 -
  也稱為服務品質 (QoS)
  雖然 IPv4 中已有 QoS
  標準，即時傳輸支援還是取決於 IPv4 服務類型
  (TOS) 欄位和 payload 識別 (通常使用 UDP 或 TCP
  連接埠)。不巧的是，IPv4 TOS
  欄位功能有限，隨著時間的經過，會出現各種不同的本機解譯。此外，當
  IPv4 封包 payload 加密後，就無法使用 TCP 和 UDP
  連接埠進行 payload 識別。

IPv6 特性

• 新標頭格式
• 大位址空間
• 有效率、具有階層結構的位址設定和路由基礎結構
• 不受管理的和受管理的位址組態
• 內建安全性
• 提供更好的 QoS 支援
• 用於相鄰節點互動的新通訊協定
• 可擴充性

新標頭格式

大位址空間

有效率、具有階層結構的位址設定和路由基礎結構

不受管理的和受管理的位址組態

內建安全性

提供更好的 QoS 支援

用於相鄰節點互動的新通訊協定

可擴充性

IPv4 和 IPv6 之間的差異

IPv4	IPv6
來源位址和目的位址長度都為 32 位元 (4 位元組)。	來源位址和目的位址長度都為 128 位元 (16 位元組)。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 位址設定＞。
IPSec 支援是選擇性的。	IPSec 支援是必需的。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 標頭＞。
在 IPv4 標頭中，路由器不識別用於 QoS 處理的 payload。	在 IPv6 標頭中，路由器使用 Flow Label 欄位識別用於 QoS 處理的 payload。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 標頭＞。
路由器和傳送主機均支援資料片段。	路由器不支援資料片段。僅傳送主機支援資料片段。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 標頭＞。
標頭包括檢查值。	標頭不包括檢查值。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 標頭＞。
標頭包括選項。	所有選項資料均移到 IPv6 擴充標頭中。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 標頭＞。
位址解析通訊協定 (ARP) 使用廣播 ARP Request 訊框，將 IPv4 位址解析為連結層位址。	用多點傳播 Neighbor Solicitation 訊息取代 ARP Request 訊框。有關詳細資訊，請參閱 "Neighbor Discovery"。
使用 Internet 群組管理通訊協定 (IGMP) 管理本機子網路群組成員身份。	用 Multicast Listener Discovery (MLD) 訊息取代 IGMP。有關詳細資訊，請參閱 "Multicast Listener Discovery"。
使用 ICMP Router Discovery 確定具有最佳預設閘道的 IPv4 位址 (選擇性)。	用 ICMPv6 Router Solicitation 和 Router Advertisement 訊息取代 ICMPv4 Router Discovery，這是必需的。有關詳細資訊，請參閱 "Neighbor Discovery"。
使用廣播位址將傳輸傳送到子網路上的所有節點。	沒有 IPv6 廣播位址。而是使用連結-本機領域所有節點多點傳播位址。有關詳細資訊，請參閱＜多點傳播 IPv6 位址＞。
必須手動組態或使用 DHCP 組態。	不需要手動組態或 DHCP。有關詳細資訊，請參閱＜位址自動組態＞。
使用網域名稱系統 (DNS) 中的主機位址 (A) 資源記錄，將主機名稱對應到 IPv4 位址。	使用網域名稱系統 (DNS) 中的主機位址 (AAAA) 資源記錄，將主機名稱對應到 IPv6 位址。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 和 DNS＞。
使用 IN-ADDR.ARPA DNS 網域中的指標 (PTR) 資源記錄，將 IPv4 位址對應到主機名稱。	使用 IP6.INT DNS 網域中的指標 (PTR) 資源記錄，將 IPv6 位址對應到主機名稱。有關詳細資訊，請參閱＜IPv6 和 DNS＞。

LAN 媒體上的 IPv6 封包

• 連結層標頭和標尾 – 在連結層對 IPv6
  封包進行的壓縮。
• IPv6 標頭 – 新 IPv6
  標頭。有關詳細資訊，請參閱
  。
• Payload – IPv6 封包的 payload。有關詳細資訊，請參閱
  。

Ethernet II 壓縮

IEEE 802.3、IEEE 802.5 和 FDDI 壓縮

Microsoft IPv6 建置

1. 有關 Microsoft Research IPv6 Implementation，可瀏覽：http://www.research.microsoft.com/msripv6/。
2. 有關 Microsoft Technology Preview for Windows 2000，可瀏覽：http://msdn.microsoft.com/downloads/sdks/platform/tpipv6.asp。

Microsoft Research IPv6 Implementation

Microsoft IPv6 Technology Preview for Windows 2000

IPv6 位址設定

IPv6 位址空間

目前的配置

配置	格式字首 (FP)	占位址空間的比例
保留	0000 0000	1/256
未指派	0000 0001	1/256
保留給 NSAP 配置	0000 001	1/128
保留給 IPX 配置	0000 010	1/128
未指派	0000 011	1/128
未指派	0000 1	1/32
未指派	0001	1/16
可彙總全域單點傳播位址	001	1/8
未指派	010	1/8
未指派	011	1/8
未指派	100	1/8
未指派	101	1/8
未指派	110	1/8
未指派	1110	1/16
未指派	1111 0	1/32
未指派	1111 10	1/64
未指派	1111 110	1/128
未指派	1111 1110 0	1/512
連結-本機單點傳播位址	1111 1110 10	1/1024
站台-本機單點傳播位址	1111 1110 11	1/1024
多點傳播位址	1111 1111	1/256

IPv6 位址語法

零壓縮

IPv6 字首

IPv6 位址類型

1. 單點傳播
   單點傳播位址識別在單點傳播位址類型領域內的單一介面。有了適當的單點傳播路由拓樸，發往單點傳播位址的封包會被傳送到單一介面。為適應負載平衡系統，RFC
   2373
   允許多個介面使用同一位址，只要對主機上的
   IPv6
   建置來說，這些介面可看作是一個介面即可。
2. 多點傳播
   多點傳播位址識別多個介面。有了適當的多點傳播路由拓樸，發往多點傳播位址的封包會被傳送到按位址識別的多個介面。
3. Anycast
   Anycast
   位址識別多個介面。有了適當的路由拓樸，發往
   Anycast
   位址的封包會被傳送到該位址識別的最鄰近的單一介面。「最鄰近」介面是指路由距離上最近的介面。多點傳播位址用於一對多通訊，即傳送到多個介面。Anycast
   位址用於一對多中之一通訊，傳送到一個介面。

連結和子網路

單點傳播 IPv6 位址

• 可彙總全域單點傳播位址
• 連結-本機位址
• 站台-本機位址
• 特殊位址
• NSAP 和 IPX 位址

可彙總全域單點傳播位址

本機使用單點傳播位址

1. 連結上的相鄰節點以及 Neighbor Discovery
   程序使用的連結-本機位址。
2. 與同一站台中其它節點通訊的節點所使用的站台-本機位址。

連結-本機位址

站台-本機位址

特殊 IPv6 位址

• 未指定的位址
  未指定的位址(0:0:0:0:0:0:0:0 或 ::)
  僅用於表示位址不存在。它相當於 IPv4
  未指定位址 0.0.0.0。對那些要驗證暫時位址唯一性的封包，通常將未指定位址作為它的來源位址。未指定位址絕不能指派給介面，也不能做為目的位址。
• 迴路位址
  迴路位址(0:0:0:0:0:0:0:1 或 ::1)
  用於識別迴路介面，使節點得以向自己傳送封包。它相當於
  IPv4 迴路位址 127.0.0.1。發往迴路位址的封包絕不能在連結上傳送，也不能由
  IPv6 路由器轉寄。

相容位址

• IPv4 相容位址
  雙堆疊節點使用 IPv4 相容位址
  0:0:0:0:0:0:w.x.y.z 或 ::w.x.y.z (此處 w.x.y.z 是 IPv4
  位址的點陣十進位表示法) 在 IPv4
  基礎結構上與 IPv6 通訊。雙堆疊節點是具有
  IPv4 和 IPv6 通訊協定的節點。當使用 IPv4
  相容位址做為 IPv6 目的位址時，IPv6
  通訊自動使用 IPv4 標頭進行壓縮，並使用 IPv4
  基礎結構傳送到目的。
• IPv4 對應位址
  IPv4 對應位址 0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z 或 ::FFFF:w.x.y.z
  用來將只用於 IPv4 的節點表示為 IPv6
  節點。它只用於內部表示。IPv4
  對應位址絕不能做為 IPv6
  封包的來源位址或目的位址。

NSAP 位址和 IPX 位址

• NSAP 位址
  NSAP 位址使用的 FP 等於 0000001，並將 IPv6
  位址的最後 121 位元對應到 NSAP 位址。有關 4
  種類型 NSAP 位址對應的詳細資訊，請參閱 RFC
  1888。
• IPX 位址
  IPX 位址使用的 FP 等於 0000010，並將 IPv6
  位址的最後 121 位元對應到 IPX 位址。IPX
  位址到 IPv6 位址的對應還沒有定義。

多點傳播 IPv6 位址

值	領域
0	保留
1	節點-本機領域
2	連結-本機領域
5	站台-本機領域
8	組織-本機領域
E	全域領域
F	保留

• FF01::1 (節點-本機領域所有節點多點傳播位址)
• FF02::1 (連結-本機領域所有節點多點傳播位址)

• FF01::2 (節點-本機領域所有路由器多點傳播位址)
• FF02::2 (連結-本機領域所有路由器多點傳播位址)
• FF05::2 (站台-本機領域所有路由器多點傳播位址)

請求節點位址

Anycast IPv6 位址

主機的 IPv6 位址

• 每個介面的連結-本機位址
• 每個介面的單點傳播位址 (可以是站台-本機位址，或者一個或多個可彙總全域單點傳播位址)
• 迴路位址 (::1)

• 節點-本機領域所有節點多點傳播位址
  (FF01::1)
• 連結-本機領域所有節點多點傳播位址
  (FF02::1)
• 每個單點傳播位址的請求節點位址
• 結合群組的多點傳播位址

路由器的 IPv6 位址

• 每個介面的連結-本機位址
• 每個介面的單點傳播位址 (可以是站台-本機位址，或者一個或多個可彙總全域單點傳播位址)
• 子網路-路由器 anycast 位址
• 其它 anycast 位址(選擇性)
• 迴路位址 (::1)

• 節點-本機領域所有節點多點傳播位址
  (FF01::1)
• 節點-本機領域所有路由器多點傳播位址
  (FF01::2)
• 連結-本機領域所有節點多點傳播位址
  (FF02::1)
• 連結-本機領域所有路由器多點傳播位址
  (FF02::1)
• 站台-本機領域所有路由器多點傳播位址
  (FF05::2)
• 每個單點傳播位址的請求節點位址
• 結合群組的多點傳播位址

IPv6 介面識別碼

IEEE 802 位址

IEEE EUI-64 介面識別碼

將 IEEE 802 位址對應到 EIU-64 位址

取得 IPv6 位址的介面識別碼

IEEE 802 位址轉換範例

將 IPv6 多點傳播位址對應到 Ethernet 位址

• 位址 33-33-00-00-00-01，與連結-本機領域所有節點多點傳播位址
  FF02::1 對應。
• 位址 33-33-FF-3F-2A-1C，與請求節點位址
  FF02::1:FF3F:2A1C
  對應。切記，請求節點位址由字首
  FF02::1:FF00:0/104 和單點傳播 IPv6 位址的最後 24
  位元組成。

IPv6 和 DNS

• 主機位址 (AAAA) 資源記錄
• 反向查詢使用的 IP6.INT 網域

主機位址 (AAAA) 資源記錄

IP6.INT 網域

IPv4 位址和 IPv6 相等位址

IPv4 位址	IPv6 位址
Internet 位址類別	IPv6 中未建置
多點傳播位址 (224.0.0.0/4)	IPv6 多點傳播位址 (FF00::/8)
廣播位址	>IPv6 中未建置
未指定位址為 0.0.0.0	未指定位址為 ::
迴路位址為 127.0.0.1	迴路位址為 ::1
公用 IP 位址	可彙總全域單點傳播位址
專用 IP 位址 (10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 和 192.168.0.0/16)	站台-本機位址 (FEC0::/48)
自動組態的位址 (169.254.0.0/16)	連結-本機位址 (FE80::/64)
文字表示：點陣十進位表示法	文字表示：冒號十六進位格式 (取消前置零和零壓縮)。IPv4 相容位址以點陣十進位表示法表示。
網路位元表示：以點陣十進位表示法或字首長度表示的子網路遮罩	網路位元表示：僅使用字首長度表示法
DNS 名稱解析：IPv4 主機位址 (A) 資源記錄	DNS 名稱解析：IPv6 主機位址 (AAAA) 資源記錄
DNS 反向解析：IN-ADDR.ARPA 網域	DNS 反向解析：IP6.INT 網域

IPv6 標頭

IPv4 標頭

IPv6 封包結構

IPv6 標頭

擴充標頭

上層通訊協定資料單元

IPv6 標頭

Next Header 欄位的值

值 (十進位)	標頭
0	Hop-by-Hop 選項標頭
6	TCP
17	UDP
41	壓縮的 IPv6 標頭
43	Routing 標頭
44	Fragment 標頭
46	來源保留通訊協定
50	Encapsulating Security Payload
51	Authentication 標頭
58	ICMPv6
59	No next header
60	Destination Options 標頭

IPv4 和 IPv6 標頭的比較

IPv4 標頭欄位	IPv6 標頭欄位
Version	欄位相同，但版本號碼不同。
Header Length	在 IPv6 中已刪除。 IPv6 中沒有 Header Length 欄位，因為 IPv6 標頭永遠是固定值 40 位元組。 每一擴充標頭或是固定值，或者指定各自的大小。
Type of Service	在 IPv6 中，用 Traffic Class 欄位取代。
Total Length	在 IPv6 中，用 Payload Length 欄位來取代，僅表示 payload 的大小。
Identification	在 IPv6 中已刪除。在 IPv6 標頭中沒有資料片段資訊。它包含在資料片段擴充標頭中。
Fragmentation Flags	在 IPv6 中已刪除。在 IPv6 標頭中沒有資料片段資訊。它包含在資料片段擴充標頭中。
Fragment Offset	在 IPv6 中已刪除。在 IPv6 標頭中沒有資料片段資訊。它包含在資料片段擴充標頭中。
Time to Live	在 IPv6 中，用 Hop Limit 欄位取代。
Protocol	在 IPv6 中，用 Next Header 欄位取代。
Header Checksum	在 IPv6 中已刪除。在 IPv6 中，由連結層對整個 IPv6 封包進行位元級的錯誤偵測。
Source Address	欄位相同，所不同的是 IPv6 位址長度為 128 位元。
Destination Address	欄位相同，所不同的是 IPv6 位址長度為 128 位元。
Options	在 IPv6 中已刪除。IPv4 選項由 IPv6 擴充標頭取代。

IPv6 擴充標頭

• Hop-by-Hop Option 標頭
• Destination Options 標頭
• Routing 標頭
• Fragment 標頭
• Authentication 標頭
• Encapsulating Security Payload 標頭

擴充標頭順序

1. Hop-by-Hop Options 標頭
2. Destination Options 標頭 (當存在 Routing 標頭
   時，用於中間目的主機)
3. Routing 標頭
4. Fragment 標頭
5. Authentication 標頭
6. Encapsulating Security Payload 標頭
7. Destination Options 標頭 (用於最終目的)

Hop-by-Hop Options 標頭

• Pad1 選項 (Option Type 為 0)
  用於填滿單一位元組。
• PadN 選項 (Option Type 為 1) 用於填滿 2
  個或更多位元組。
• Jumbo Payload 選項 (Option Type 為 194)
  用於指定大於 65,535 位元組的 payload
  的大小。使用 Jumbo Payload 選項，可使用 32
  位元 Jumbo Payload Length 欄位指定最多 4,294,967,295
  位元組的 payload 大小。Payload 大小大於 65,535
  位元組的 IPv6 封包稱為 jumbogram。
• Router Alert 選項 (Option Type 為 5)，它告知路由器封包的內容還需要進一步處理。Router
  Alert 選項用於 Multicast Listener Discovery 和 Resource
  ReServation Protocol (RSVP)。

Destination Options 標頭

1. 如果存在 Routing
   標頭，則指定每個中間目的主機的傳輸或處理選項。
2. 也指定最終目的主機的傳輸或處理選項。

Routing 標頭

Fragment 標頭

• 對於來源 IPv6
  封包的不可分段部分，分段節點和目的之間的每個中間節點都必須對它進行處理。此部分由
  IPv6 標頭、Hop-by-Hop Options 標頭、中間目的的
  Destination Options 標頭以及 Routing 標頭組成。
• 來源 IPv6
  封包的可分段部分必須在最終目的節點進行處理。這一部分由
  Authentication 標頭、Encapsulating Security Payload
  標頭、最終目的的 Destination Options
  標頭以及上層 PDU 組成。

Authentication 標頭

Encapsulating Security Payload 標頭和標尾

IPv6 MTU

上層檢查值

ICMPv6

• Multicast Listener Discovery (MLD)
  MLD 是一組 ICMP 訊息 (3 個)，它們取代 IPv4
  網際群組管理通訊協定 (IGMP) 的第 2
  版，以管理子網路多點傳播成員身份。在
  "Multicast Listener Discovery" 中對 MLD
  有更詳細的闡述。
• Neighbor Discovery (ND)
  Neighbor Discovery 是一組 ICMPv6 訊息 (5 個)，它們管理連結上節點間通訊。Neighbor
  Discovery 取代位址解析通訊協定 (ARP)、ICMPv4
  Router Discovery 以及 ICMPv4 Redirect 訊息。在
  "Neighbor Discovery" 中對 Neighbor Discovery
  有更詳細的闡述。

ICMPv6 訊息類型

1. 錯誤訊息
   錯誤訊息用於報告目的節點或中間路由器轉寄或傳輸
   IPv6 封包程序中出現的錯誤。ICMPv6 錯誤訊息的
   8 位元類型欄位的值為 0 到 127 (高序位位元設為
   0)。ICMPv6 錯誤訊息包括 Destination Unreachable、Packet
   Too Big、Time Exceed 與 Parameter Problem。
2. 資訊訊息
   資訊訊息用於提供診斷功能以及其它主機功能
   (如 MLD 及 Neighbor Discovery)。ICMPv6 資訊訊息的
   Type 欄位的值為 128 到 255 (高序位位元設為 1)。ICMPv6
   資訊訊息請參閱 RFC 2463 所述，這些訊息包括
   Echo Request 和 Echo Reply。

ICMPv6 標頭

ICMPv6 錯誤訊息

Destination Unreachable

代碼值	說明
0	No route matching the destination was found in the routing table.
1	The communication with the destination is prohibited by administrative policy. 當封包被防火牆丟棄時，通常會傳送此訊息。
2	The address is beyond the scope of the source address.
3	The destination address is unreachable. 由於不能解析目的的連結層位址，所以傳送此訊息。
4	The destination port was unreachable. 當包含 UDP 訊息的 IPv6 封包到達目的，但在目的 UDP 連接埠沒有應用程式聆聽時，就會傳送此訊息。

Packet Too Big

Time Exceeded

Parameter Problem

代碼值	說明
0	An error in a field within the IPv6 header or an extension header was encountered.
1	An unrecognized Next Header field value was encountered. 它相當於 IPv4 Destination Unreachable – Protocol Unreachable 訊息。
2	An unrecognized IPv6 option was encountered.

ICMP v6 資訊訊息

Echo Request

Echo Reply

ICMPv4 訊息和 ICMPv6 訊息的比較

ICMPv4 訊息	對應的 ICMPv6 訊息
Destination Unreachable - Network unreachable (Type 3、Code 1)	Destination Unreachable – No route to destination (Type 1、Code 0)
Destination Unreachable – Host Unreachable (Type 3、Code 1)	Destination Unreachable - Address unreachable (type 1、Code 3)
Destination Unreachable - Protocol unreachable (Type 3、Code 2)	Paremeter Problem - Unrecognized Next Header 欄位 (Type 4、Code 1)
Destination Unreachable – Port Unreachable (Type 3、Code 3)	Destination Unreachable -Port Unreachable (Type 1、Code 4)
Destination Unreachable - Fragmentation needed and DF set (Type 3、Code 4)	Packet too Big (Type 2、Code 0)
Destination Unreachable - Communication with destination host administratively prohibited (Type 3、Code 10)	Destination Unreachable -Communication with destination administratively prohibited (Type 1、Code 1)
Time Exceeded – TTL expired (Type 11、Code 0)	Time Exceeded – Hop Limit exceeded (Type 3、Code 0)
Time Exceeded – Fragmentation timer expired (Type 11、Code 1)	Time Exceeded -Fragmentation timer expired (Type 3、Code 1)
Parameter Problem (Type 12、Code 0)	Parameter Problem (Type 4、Code 0 或 2)
Source Quench (type 4、Code 0)	在 IPv6 中未建置此訊息。
Redirect (Type 5、Code 0)	Neighbor Discovery Redirect message (Type 137、Code 0)。有關詳細資訊，請參閱 "Neighbor Discovery"。

Path MTU Discovery

1. 傳送節點假定路徑 MTU
   是轉寄通訊的介面的連結 MTU。
2. 傳送節點以此路徑 MTU 的大小傳送 IP
   資料電報。
3. 如果路徑上的路由器無法在連結 MTU
   小於某封包尺寸的連結上轉寄該封包，它就會丟棄
   IPv6 封包，並將 ICMP Packet Too Big
   訊息發回到傳送節點。ICMP Packet Too Big
   訊息包含轉寄失敗所在連結的連結 MTU。
4. 傳送節點將發向目的的封包的路徑 MTU
   設定為 ICMPv6 Packet Too Big 訊息中 MTU 欄位值。

路徑 MTU 的變化

Multicast Listener Discovery

1. Multicast Listener Query
   路由器使用 Multicast Listener Query，來查詢連結上的多點傳播聆聽節點。Multicast
   Listener Query 的訊息有兩種類型：General Query 和
   Multicast-Address-Specific Query。General Query
   用於查詢所有多點傳播位址的多點傳播聆聽節點。Multicast-Address-Specific
   Query
   用於查詢特定多點傳播位址的多點傳播聆聽節點。這兩種訊息類型可透過
   IPv6 標頭中的多點傳播目的位址以及 Multicast
   Listener Query 訊息中的多點傳播位址來區分。
2. Multicast Listener Report
   多點傳播聆聽節點使用 Multicast Listener Report，表示希望收到特定多點傳播位址的多點傳播通訊，或者回應
   Multicast Listener Query。
3. Multicast Listener Done
   多點傳播聆聽節點使用 Multicast Listener Done
   來報告它不再想接收特定多點傳播位址的多點傳播通訊。

Multicast Listener Query

Multicast Listener Report

Multicast Listener Done

Neighbor Discovery

• 主機用它來發現相鄰路由器。
• 主機用它來發現位址、位址字首以及其它組態參數。
• 節點用它來解析 IPv6
  封包轉寄到的相鄰節點的連結層位址，並確定相鄰節點的連結層位址從何時起發生改變。
• 節點用它來確定是否仍然可以連線到相鄰節點。
• 路由器用它來通告自己的存在、主機組態參數以及連結字首。
• 路由器用它來通知主機：有更好的下一躍點位址，以供轉寄針對特定目的的封包。

程序	說明
Router Discovery	它是主機發現相連連結上本機路由器的程序。相當於 ICMPv4 Router Discovery。有關詳細資訊，請參閱 "Router Discovery"。
Prefix discovery	主機使用此程序發現本機連結目的的網路字首。它與 ICMPv4 Address Mask Request/Reply 相似。有關詳細資訊，請參閱 "Router Discovery"。
Parameter Discovery	主機透過此程序發現其它執行參數，包括連結 MTU 以及傳出封包的預設的躍點限制。有關詳細資訊，請參閱 "Router Discovery"。
位址自動組態	此程序用於在有或沒有受管理的位址組態伺服器，如動態主機組態通訊協定第 6 版 (DHCPv6) 時，設定介面 IP 位址。有關詳細資訊，請參閱＜位址自動組態＞。
位址解析	節點使用此程序將相鄰節點的 IPv6 位址解析為其連結層位址。它相當於 IPv4 中的 ARP。有關詳細資訊，請參閱＜位址解析＞。
Next-hop determination	節點使用該程序確定封包根據目的位址轉寄到的相鄰節點的 IPv6 位址。轉寄或下一躍點位址是目的位址或連結上預設路由器位址。有關詳細資訊，請參閱＜傳送主機演算法＞。
Neighbor unreachability detection	節點使用此程序確定相鄰節點的 IPv6 層不再接收封包。有關詳細資訊，請參閱 "Neighbor unreachability detection"。
重複位址偵測	節點使用此程序確定要使用的位址還沒有被相鄰節點使用。相當於 IPv4 中使用 gratuitous ARP 訊框。有關詳細資訊，請參閱＜重複位址偵測＞。
重新導向功能	此程序通知主機：有一個更好的第一躍點 IPv6 位址可以到達目的。它相當於 IPv4 ICMP Redirect 訊息。有關詳細資訊，請參閱＜重新導向功能＞。

Neighbor Discovery 訊息格式

• Router Solicitation
• Router Advertisement
• Neighbor Solicitation
• Neighbor Advertisement
• Redirect

Neighbor Discovery 選項

Type	Option Name
1	Source Link-Layer Address
2	Destination Link-Layer Address
3	Prefix Information
4	Redirected Header
5	MTU

Source Link-Layer Address/Target Link-Layer Address 選項

Prefix Information 選項

Redirected Header 選項

MTU 選項

Neighbor Discovery 訊息

• Router Solicitation
• Router Advertisement
• Neighbor Solicitation
• Neighbor Advertisement
• Redirect

Router Solicitation

• Source Address 欄位設為傳送網路配接卡的 MAC
  位址。
• Destination Address 欄位設為 33-33-00-00-00-02。

• Source Address 欄位設為分配給傳送介面的 IPv6
  位址，或者設為 IPv6 未註明位址 (::)。
• Destination Address 欄位設為所有路由器連結-本機多點傳播位址
  (FF02::2)。
• Hop Limit 欄位設為 255。

Router Advertisement

• Source Address 欄位設為傳送網路配接卡的 MAC
  位址。
• Destination Address 欄位設為 33-33-00-00-00-01 (定期
  Router Advertisement)，或者傳送 Router Solicitation
  的主機的單點傳播 MAC 位址。

• Source Address 欄位設為指派給傳送介面的連結-本機位址。
• Destination Address 欄位設為所有節點連結-本機多點傳播位址
  (FF02::1)，或者是傳送 Router Solicitation
  訊息的主機的單點傳播 IPv6 位址。
• Hop Limit 欄位設為 255。

Neighbor Solicitation

• Source Address 欄位設為傳送網路配接卡的 MAC
  位址。
• 對於多點傳播 Neighbor Solicitation，Destination
  Address 欄位設為與目標的請求節點多點傳播 IP
  位址對應的 MAC 位址。對於單點傳播 Neighbor
  Solicitation，Destination Address
  欄位設為相鄰節點的單點傳播 MAC 位址。

• Source Address 欄位設為指派給傳送介面的 IPv6
  位址，或者在重複位址偵測程序中，設為 IPv6
  未指定位址 (::)。
• 對於多點傳播 Neighbor Solicitation，Destination
  Address
  欄位設為目標的請求節點多點傳播位址。對於單點傳播
  Neighbor Solicitation，Destination Address
  欄位設為目標的單點傳播 IP 位址。
• Hop Limit 欄位設為 255。

Neighbor Advertisement

• Source Address 欄位設為傳送網路配接卡的 MAC
  位址。
• 對於請求的 Neighbor Advertisement 而言，Destination
  Address 欄位設為最初 Neighbor Solicitation
  傳送者的單點傳播 MAC 位址。對於未請求的
  Neighbor Advertisement，Destination Address 欄位設為
  33-33-00-00-00-01，它是與所有節點連結-本機多點傳播位址對應的
  Ethernet MAC 位址。

• Source Address 欄位設為指派給傳送介面的連結-本機位址。
• 對於請求的 Neighbor Advertisement，Destination
  Address 欄位設為最初 Neighbor Solicitation
  傳送者的單點傳播 IP 位址。對於未請求的
  Neighbor Advertisement 而言，Destination Address
  欄位設為所有節點連結-本機多點傳播位址
  (FF02::1)。
• Hop Limit 欄位設為 255。

Redirect

• Source Address 欄位設為傳送網路配接卡的 MAC
  位址。
• Destination Address
  欄位設為來源傳送者的單點傳播 MAC 位址。

• Source Address 欄位設為指派給傳送介面的連結-本機位址。
• Destination Address
  欄位設為來源主機的單點傳播 IP 位址。
• Hop Limit 欄位設為 255。

Neighbor Discovery 程序

• 位址解析 (包括重複位址偵測)
• Router Discovery (包括字首和參數發現)
• Neighbor Unreachability Detection
• 重新導向功能

• 相鄰節點快取記憶體
  儲存相鄰節點的連結 IP
  位址、其對應的連結層位址以及指出相鄰節點可連線的狀態。相鄰節點快取記憶體相當於
  IPv4 中的 ARP 快取記憶體。
• 目的快取記憶體
  儲存轉寄資訊或最近傳輸發往目的的下一躍點
  IP 位址。目的快取記憶體中的項目包括目的 IP
  位址 (本機或遠端)、之前解析的下一躍點 IP
  位址以及目的的 Path MTU。
• 字首清單
  列出連結字首。字首清單中的每個項目均定義可直接存取的目的
  (相鄰節點) 的 IP位址範圍。此清單中的內容來自於各路由器在
  Router Advertisement 訊息中所通告的字首。
• 預設路由器清單
  列出與傳送 Router Advertisement
  訊息且可作為預設路由器的連結路由器相對應的
  IP 位址。

位址解析

位址解析範例

重複位址偵測

• 在重複位址偵測 Neighbor Solicitation 訊息中，IPv6
  標頭中的 Source Address 欄位設為未指定位址 (::)。直到確定沒有重複位址時為止不能使用正在查詢重複的位址。
• 在針對重複位址偵測 Neighbor Solicitation
  訊息而作出的 Neighbor Advertisement 回應中，IP
  標頭的 Destination Address 設為連結-本機領域所有節點多點傳播位址
  (FF02::1)。Neighbor Advertisement 訊息中的 Solicited
  flag 設為 0。因為重複位址偵測 Neighbor
  Solicitation 訊息的傳送者未在使用期望的 IP
  位址，因此無法接收單點傳播 Neighbor
  Advertisements。因此，Neighbor Advertisement
  是多點傳播的。

重複位址偵測範例

Router Discovery

• IPv6 標頭中 Hop Limit 欄位的預設設定。
• 確定節點是否應該將受管理的位址通訊協定，如
  IPv6 的動態主機組態通訊協定 (DHCPv6)，用於位址和其它組態參數。
• 在可連線偵測和 Neighbor Solicitation
  重傳中使用的計時器。
• 為連結定義的網路字首清單。每個網路字首均包含
  IPv6
  網路字首以及其有效和偏好的的生存時間。一經指定後，網路字首加上介面識別碼就可為接收介面產生不受管理的
  IP
  位址組態。另外，網路字首也定義本機連結上節點的位址範圍。
• 本機連結的 MTU。

• IPv6 路由器定期在本機連結上傳送一個 Router
  Advertisement
  訊息，將其身份通告為路由器。另外，它們還提供組態參數，如預設的躍點限制、MTU
  以及字首。
• 本機連結上使用中的 IPv6 主機接收 Router
  Advertisement
  訊息，並使用其內容來維護預設路由器清單、字首清單以及其它組態參數。
• 啟動的主機將 Router Solicitation
  訊息傳送到連結-本機領域所有路由器多點傳播位址
  (FF02::2)。收到 Router Solicitation
  訊息後，本機連結上的所有路由器均向傳送此
  Router Solicitation 的節點傳送單點傳播 Router
  Advertisement 訊息。該節點接收 Router Advertisement
  訊息，並使用其內容建立預設路由器、字首清單以及設定其它組態參數。在放棄
  Router Discovery 程序之前傳送的 Router Solicitation
  數量由可設定變數來設定。RFC 2461
  使用的變數名稱為 MAX_RTR_SOLICITATIONS，推薦值為
  3。

路由器和字首發現範例

Neighbor Unreachability Detection

• INCOMPLETE
  IPv6 位址解析正在使用請求節點多點傳播
  Neighbor Solicitation。當建立新的相鄰節點快取記憶體項目，但還沒有該節點的對應連結層位址時，則進入
  INCOMPLETE
  狀態。在放棄位址解析程序並刪除相鄰節點快取記憶體項目之前，所傳送的多點傳播
  Neighbor Solicitation 數量由可設定變數來設定。RFC
  2461 使用的變數名稱為 MAX_MULTICAST_SOLICIT，推薦值為
  3。
• REACHABLE
  可連線由收到所請求的單點傳播Neighbor
  Advertisement 來確認。在 Router Advertisement 中的
  Reachable Time
  欄位指定的毫秒數到期前，相鄰節點快取記憶體項目一直處於
  REACHABLE 狀態。
• STALE
  可連線時間 (自收到上一個可連線確認起的一段時間)
  已到期。在 Reachable Time 欄位值 (毫秒)
  到期後，相鄰節點快取記憶體項目轉入 STALE
  狀態並保持此狀態，直到封包傳送到相鄰節點為止。當收到通告連結層位址的未請求
  Neighbor Advertisemen t時，也進入 STALE 狀態。
• DELAY
  要在傳送 Neighbor Solicitation
  前留出一定時間讓上層通訊協定提供可連線確認，相鄰節點快取記憶體項目狀態就轉為
  DELAY 狀態，並等待一段時間 (可設定此時間)。RFC
  2461 使用的變數名稱為 DELAY_FIRST_PROBE_TIME，推薦值為
  5
  秒。到延遲時間為止，如果沒有收到可連線確認，則該項進入
  PROBE 狀態，並傳送單點傳播 Neighbor Solicitation。
• PROBE
  對於處於 STALE 和DELAY
  狀態的相鄰節點快取記憶體項目，可連線確認正在進行中。傳送單點傳播
  Neighbor Solicitation
  訊息的時間間隔與該主機收到的 Router
  Advertisement 訊息中的 Retrans Timer
  欄位對應。在放棄可連線偵測程序並刪除相鄰節點快取記憶體項目之前所傳送的
  Neighbor Solicitation 數量由可設定變數來設定。RFC
  2461 使用的變數名稱為 MAX_UNICAST_SOLICITS，推薦值為
  3。

重新導向功能

1. 路由器向來源主機通報本機連結上離目的「較近」(closer)
   的可用路由器的 IP 位址。「Closer」是用來連線目的網段的路由度量函數。當一個網段上有多個路由器時，來源主機會選擇一個預設路由器，但它並不是到達目的的最佳路由器時，就會出現這種情況。
2. 路由器通知來源主機：目的是一個相鄰節點
   (與來源主機在同一連結上)。當主機的字首清單不包括目的的字首時，就會出現這種情況。因為目的並不與清單中字首相符，所以來源主機將封包轉寄到其預設路由器上。

1. 來源主機向其預設路由器傳送一個單點傳播封包。
2. 該路由器處理此封包，並注意到來源主機位址是一個相鄰節點位址。另外，它還注意到來源主機和下一躍點在同一連結上。
3. 此路由器將封包轉寄到對應的下一躍點位址。
4. 路由器向來源主機傳送 Redirect 訊息。在
   Redirect 訊息的 Target Address
   欄位中，顯示節點的下一躍點位址，來源主機應將發往目的的封包傳送到此位址上。
   對於重新導向到路由器的封包，Target Address
   欄位設為該路由器的連結-本機位址。對於重新導向到主機的封包，Target
   Address 欄位設為封包最初發往的目的位址。
   Redirect 訊息中包含 Redirected Header
   選項。它也可以包含 Target Link-Layer Address
   選項。
5. 收到 Redirect 訊息後，來源主機就使用 Target
   Address
   欄位中的位址更新目的快取記憶體中的目的位址項目。如果
   Redirect 訊息中包含 Target Link-Layer Address
   選項，則使用其內容建立或更新對應的相鄰節點快取記憶體項目。

重新導向範例

主機傳送演算法

1. 檢查目的快取記憶體中與目的位址符合的項目。
2. 如果在目的快取記憶體中找到一個與目的位址符合的項目，則取得目的快取記憶體項目中的下一躍點位址。移到第
   3 步驟。
   如果在目的快取記憶體中沒有找到與目的位址符合的項目，則要確定目的位址是否符合字首清單中的字首。
   如果目的位址符合字首清單中的一個字首，則將下一躍點位址設為目的位址。移到第
   3 步驟。
   如果目的位址與字首清單中的字首不相符，則將下一躍點位址設為目前預設路由器的位址。移到第
   3 步驟。
   如果沒有預設路由器(
   並且在預設路由器清單中沒有路由器)，則將下一躍點位址設為目的位址。
3. 檢查相鄰節點快取記憶體中與下一躍點位址符合的項目。
4. 如果在相鄰節點快取記憶體中找到一個與下一躍點位址符合的項目，則獲得連結層位址。
   如果在相鄰節點快取記憶體中沒有找到與下一躍點位址符合的項目，則使用位址解析，取得下一躍點位址的連結層位址。
5. 使用相鄰節點快取記憶體項目的連結層位址傳送封包。

位址自動組態

自動組態的位址狀態

• 暫時的
  正在對該位址進行唯一性驗證。驗證是透過重複位址偵測完成的。節點收不到發往暫時位址的單點傳播通訊。但是，它能收到和處理多點傳播
  Neighbor Advertisement 訊息 (該訊息的傳送是為了回應重複位址偵測程序中傳送的
  Neighbor Solicitation 訊息)。
• 偏好的
  唯一性已確認的位址。節點可從偏好的位址傳送和接收單點傳播通訊。位址處於偏好的狀態的時間由
  Router Advertisement 訊息的 Prefix Information
  選項中的 Preferred Lifetime 欄位確定。
• 取代的
  位址仍有效，但是，不建議用於新通訊。現有通訊工作階段仍可使用取代的位址。節點可從取代位址傳送和接收單點傳播通訊。
• 有效
  可從該位址傳送和接收單點傳播通訊。有效狀態包括偏好的狀態和取代狀態。位址處於有效狀態的時間由
  Router Advertisement 訊息的 Prefix Information
  選項中的 Valid Lifetime
  欄位確定。有效生存時間必須大於或等於偏好的生存時間。
• 無效的
  節點不再為該位址傳送或接收單點傳播通訊。當有效生存時間到期後，位址就進入無效的狀態。

自動組態類型

1. 不受管理的
   該位址組態以收到 Router Advertisement
   訊息為基礎，其 Managed Address Configuration 和
   Other Stateful Configuration 旗標設為 0，並具有一個或多個
   Prefix Information 選項。
2. 受管理的
   此組態以使用受管理的位址組態通訊協定 (如
   DHCPv6)
   為基礎，取得位址和其它組態選項。當主機收到沒有字首選項的
   Router Advertisement 訊息、而 Managed Address
   Configuration 和 Other Stateful Configuration 旗標設為
   1
   時，就會使用受管理的位址組態。當本機連結上沒有路由器時，主機也使用受管理的位址組態通訊協定。
3. 混合
   此組態的基礎是收到具有 Prefix Informaiton
   選項的 Router Advertisement 訊息、且 Managed Address
   Configuration 和 Other Stateful Configuration 旗標設為
   1。

自動組態程序

1. 暫時的連結-本機位址是根據 FE80::/64 字首和
   64 位元介面識別碼而衍生的。
2. 使用重複位址偵測來驗證暫時的連結-本機位址的唯一性，從而傳送
   Neighbor Solicitation 訊息，其 Target Address
   欄位設為暫時的連結-本機位址。
3. 如果收到回應 Neighbor Solicitation 訊息的
   Neighbor Advertisement
   訊息，就表示本機連結上另一節點正在使用此暫時的連結-本機位址，位址自動組態即停止。此時，必須在該節點上進行手動組態。
4. 如果未收到 Neighbor Advertisement 訊息 (該訊息的傳送是為回應
   Neighbor Solicitation 訊息)，就認為暫時的連結-本機位址是唯一的和有效的。針對該介面而起始化連結-本機位址。使用網路配接卡註冊對應的請求節點多點傳播連結層位址。

1. 主機傳送 Router Solicitation 訊息。
2. 如果未收到 Router Advertisement
   訊息，主機就會使用受管理的位址組態通訊協定，取得位址和其它組態參數。
3. 如果收到 Router Advertisement 訊息，就會設定
   Hop Limit、Reachable Time、Retrans Timer 以及 MTU (如果有
   MTU 選項的話)。
4. 對於每個存在的 Prefix Information 選項：
   如果 On-Link 旗標設為 1，則將該字首會加入到字首清單中。
   如果 Autonomous 旗標設為 1，則使用字首和 64
   位元介面識別碼衍生暫時的位址。
   使用重複位址偵測，驗證暫定位址的唯一性。
   如果暫時的位址正被使用，則不起始該介面位址的使用。
   如果暫時的位址目前不被使用，則起始化該位址。這包括設定有效的和偏好的的生存時間
   (根據 Prefix Information 選項中的 Valid Lifetime 和
   Preferred Lifetime 欄位)。還包括使用網路配接卡註冊對應的請求節點多點傳播連結層位址。
5. 如果 Router Advertisement 訊息中的 Managed Address
   Configuration 旗標設為 1，就會使用受管理的位址組態通訊協定，以取得其它位址。
6. 如果 Router Advertisement 訊息中的 Other Stateful
   Configuration 旗標設為 1，就會使用受管理的位址組態通訊協定，以取得其它組態參數。

摘要

其它資訊