DHCPv6简介

IPv6动态主机配置协议DHCPv6(Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6)是针对IPv6编址方案设计，为主机分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。

目的

IPv6协议具有地址空间巨大的特点，但同时长达128比特的IPv6地址又要求高效合理的地址自动分配和管理策略。IPv6无状态地址配置方式（参看协议RFC2462）是目前广泛采用的IPv6地址自动配置方式。配置了该协议的主机只需相邻设备开启IPv6路由通告功能，即可以根据通告报文包含的前缀信息自动配置本机地址。

无状态地址配置方案中设备并不记录所连接的IPv6主机的具体地址信息，可管理性差。而且当前无状态地址配置方式不能使IPv6主机获取DNS服务器的IPv6地址等配置信息，在可用性上有一定缺陷。对于互联网服务提供商来说，也没有相关的规范指明如何向设备自动分配IPv6前缀，所以在部署IPv6网络时，只能采用手动配置的方法为设备配置IPv6地址。

DHCPv6技术解决了这一问题。DHCPv6属于一种有状态地址自动配置协议。

与其他IPv6地址分配方式（手工配置、通过路由器通告消息中的网络前缀无状态自动配置等）相比，DHCPv6具有以下优点：

· 更好地控制IPv6地址的分配。DHCPv6方式不仅可以记录为IPv6主机分配的地址，还可以为特定的IPv6主机分配特定的地址，以便于网络管理。

· DHCPv6支持为网络设备分配IPv6前缀，便于全网络的自动配置和网络层次性管理。

除了为IPv6主机分配IPv6地址/前缀外，还可以分配DNS服务器IPv6地址等网络配置参数。

DHCPv6原理描述

DHCPv6概述：

DHCPv6是一种运行在客户端和服务器之间的协议，与IPv4中的DHCP一样，所有的协议报文都是基于UDP的。但是由于在IPv6中没有广播报文，因此DHCPv6使用组播报文，客户端也无需配置服务器的IPv6地址。

IPv6地址分配类型：

IPv6协议具有地址空间巨大的特点，但同时长达128比特的IPv6地址又要求高效合理的地址自动分配和管理策略。

· 手动配置。手动配置IPv6地址/前缀及其他网络配置参数（DNS、NIS、SNTP服务器地址等参数）。

· 无状态自动地址分配。由接口ID生成链路本地地址，再根据路由通告报文RA（Router Advertisement）包含的前缀信息自动配置本机地址。

· 有状态自动地址分配，即DHCPv6方式。DHCPv6又分为如下两种:

3. DHCPv6有状态自动分配。DHCPv6服务器自动分配IPv6地址/PD前缀及其他网络配置参数（DNS、NIS、SNTP服务器地址等参数）。

3. 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，DHCPv6服务器只分配除IPv6地址以外的配置参数，包括DNS、NIS、SNTP服务器等参数。

DHCPv6基本架构：

图：DHCPv6基本架构

DHCPv6基本协议架构中，主要包括以下三种角色：

DHCPv6 Client：

DHCPv6客户端，通过与DHCPv6服务器进行交互，获取IPv6地址/前缀和网络配置信息，完成自身的地址配置功能。

DHCPv6 Relay：

DHCPv6中继代理，负责转发来自客户端方向或服务器方向的DHCPv6报文，协助DHCPv6客户端和DHCPv6服务器完成地址配置功能。一般情况下，DHCPv6客户端通过本地链路范围的组播地址与DHCPv6服务器通信，以获取IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。如果服务器和客户端不在同一个链路范围内，则需要通过DHCPv6中继代理来转发报文，这样可以避免在每个链路范围内都部署DHCPv6服务器，既节省了成本，又便于进行集中管理。

DHCPv6基本协议架构中，DHCPv6中继代理不是必须的角色。如果DHCPv6客户端和DHCPv6服务器位于同一链路范围内，或DHCPv6客户端和DHCPv6服务器直接通过单播交互完成地址分配或信息配置的情况下，是不需要DHCPv6中继代理参与的。只有当DHCPv6客户端和DHCPv6服务器不在同一链路范围内，或DHCPv6客户端和DHCPv6服务器无法单播交互的情况下，才需要DHCPv6中继代理的参与。

DHCPv6 Server：

DHCPv6服务器，负责处理来自客户端或中继代理的地址分配、地址续租、地址释放等请求，为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置信息。

DHCPv6基本概念：

组播地址

· 在DHCPv6协议中，客户端不用配置DHCPv6 Server的IPv6地址，而是发送目的地址为组播地址的Solicit报文来定位DHCPv6服务器。

· 在DHCPv4协议中，客户端发送广播报文来定位服务器。为避免广播风暴，在IPv6中，已经没有了广播类型的报文，而是采用组播报文。DHCPv6用到的组播地址有两个：

2. FF02::1:2（All DHCP Relay Agents and Servers）：所有DHCPv6服务器和中继代理的组播地址，这个地址是链路范围的，用于客户端和相邻的服务器及中继代理之间通信。所有DHCPv6服务器和中继代理都是该组的成员。

2. FF05::1:3（All DHCP Servers）：所有DHCPv6服务器组播地址，这个地址是站点范围的，用于中继代理和服务器之间的通信，站点内的所有DHCPv6服务器都是此组的成员。

UDP端口号

· DHCPv6报文承载在UDPv6上。

· 客户端侦听的UDP目的端口号是546。

· 服务器、中继代理侦听的UDP端口号是547。

DHCP唯一标识符（DUID）

DHCP设备唯一标识符DUID（DHCPv6 Unique Identifier），每个服务器或客户端有且只有一个唯一标识符，服务器使用DUID来识别不同的客户端，客户端则使用DUID来识别服务器。

客户端和服务器DUID的内容分别通过DHCPv6报文中的Client Identifier和Server Identifier选项来携带。两种选项的格式一样，通过option-code字段的取值来区分是Client Identifier还是Server Identifier选项。

身份联盟（IA）

· 身份联盟IA（Identity Association）是使得服务器和客户端能够识别、分组和管理一系列相关IPv6地址的结构。每个IA包括一个IAID和相关联的配置信息。

· 客户端必须为它的每一个要通过服务器获取IPv6地址的接口关联至少一个IA。客户端用给接口关联的IA来从服务器获取配置信息。每个IA必须明确关联到一个接口。

· IA的身份由IAID唯一确定，同一个客户端的IAID不能出现重复。IAID不应因为设备的重启等因素发生丢失或改变。

· IA中的配置信息由一个或多个IPv6地址以及T1和T2生存期组成。IA中的每个地址都有首选生存期和有效生存期。

· 一个接口至少关联一个IA，一个IA可以包含一个或多个地址信息。

DHCPv6报文类型

DHCPv6报文格式：

图：DHCPv6的报文格式

DHCPv6报文类型：

目前DHCPv6定义了如下十三种类型报文，DHCPv6服务器和DHCPv6客户端之间通过这十三种类型的报文进行通信。

DHCPv6和DHCPv4报文对比：

DHCPv6报文抓包：

Solicit报文（类型1）：

DHCPv6客户端使用Solicit报文来确定DHCPv6服务器的位置。

图：Solicit报文抓包示例

Advertise报文（类型2）：

DHCPv6服务器发送Advertise报文来对Solicit报文进行回应，宣告自己能够提供DHCPv6服务。

图：Advertise报文抓包示例

Request报文（类型3）：

DHCPv6客户端发送Request报文来向DHCPv6服务器请求IPv6地址和其它配置信息。

图：Request报文抓包示例

Renew报文（类型5）：

DHCPv6客户端向给其提供地址和配置信息的DHCPv6服务器发送Renew报文来延长地址的生存期并更新配置信息。

图：Renew报文抓包示例

Rebind报文（类型6）：

如果Renew报文没有得到应答，DHCPv6客户端向任意可达的DHCPv6服务器发送Rebind报文来延长地址的生存期并更新配置信息。

图：Rebind报文抓包示例

Reply报文（类型7）：

DHCPv6服务器在以下场合发送Reply报文：DHCPv6服务器发送携带了地址和配置信息的Reply消息来回应从DHCPv6客户端收到的Solicit、Request、Renew、Rebind报文。DHCPv6服务器发送携带配置信息的Reply消息来回应收到的Information-Request报文。用来回应DHCPv6客户端发来的Confirm、Release、Decline报文。

图：Reply报文抓包示例

Release(类型8);

DHCPv6客户端向为其分配地址的DHCPv6服务器发送Release报文，表明自己不再使用一个或多个获取的地址。

图：Release报文抓包示例

Reply-forw报文（类型12）：

中继代理通过Relay-Forward报文来向DHCPv6服务器转发DHCPv6客户端请求报文。

图：Relay-Forw报文抓包示例

Relay-reply报文（类型13）：

DHCPv6服务器向中继代理发送Relay-Reply报文，其中携带了转发给DHCPv6客户端的报文。

图：Relay-Reply报文抓包示例