一只安静的猫 - 想啥呢

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一 只 安 静 的 猫 想 啥 呢 跳 至 内 容 一 只 安 静 的 猫 想 啥 呢 菜 单 和 挂 件 首 页 文 章 列 表 打 赏 收 藏 留 言 板 搜 索 ： 近 期 文 章 一 次 网 络 延 迟 高 的 问 题 排 查 r u n c 的 输 入 输 出 k u b e l e t P L E G 的 实 现 与 优 化 T r a c e r o u t e 的 实 现 原 理 P i n g 与 I C M P 协 议 近 期 评 论 猫 友 发 表 在 《 一 次 网 络 延 迟 高 的 问 题 排 查 》 j i a n g p e n g f e i 发 表 在 《 留 言 板 》 a 发 表 在 《 留 言 板 》 a 发 表 在 《 留 言 板 》 一 次 网 络 延 迟 高 的 问 题 排 查 一 只 安 静 的 猫 发 表 在 《 l i n u x 网 络 数 据 包 接 收 流 程 （ 一 ） 》 分 类 目 录 c + + ( 1 1 ) l e v e l D B 源 码 阅 读 ( 7 ) g o ( 1 0 ) j a v a ( 1 3 ) j a v a 虚 拟 机 学 习 ( 9 ) k 8 s ( 2 9 ) c o n t r o l l e r 的 实 现 ( 2 ) l i n u x ( 2 0 ) p h p ( 8 ) F a s t C G I 协 议 ( 1 ) t e n s o r f l o w ( 1 ) 分 布 式 系 统 ( 4 ) e t c d ( 1 ) 分 布 式 存 储 ( 2 ) 前 端 ( 2 ) 图 像 相 关 ( 2 ) 存 储 ( 1 ) 容 器 技 术 ( 8 ) 工 作 ( 9 ) 数 据 库 ( 4 ) r e d i s ( 3 ) 架 构 设 计 ( 4 ) 编 程 相 关 ( 2 ) 网 络 ( 1 5 ) 网 络 协 议 ( 4 ) 计 算 机 ( 2 ) 问 题 ( 5 ) 归 档 2 0 2 3 年 7 月 2 0 2 3 年 3 月 2 0 2 3 年 2 月 2 0 2 3 年 1 月 2 0 2 2 年 1 2 月 2 0 2 2 年 1 1 月 2 0 2 2 年 2 月 2 0 2 1 年 7 月 2 0 2 1 年 6 月 2 0 2 1 年 5 月 2 0 2 1 年 3 月 2 0 2 0 年 1 2 月 2 0 2 0 年 1 0 月 2 0 2 0 年 9 月 2 0 2 0 年 7 月 2 0 2 0 年 6 月 2 0 2 0 年 5 月 2 0 2 0 年 4 月 2 0 2 0 年 3 月 2 0 2 0 年 2 月 2 0 2 0 年 1 月 2 0 1 9 年 1 2 月 2 0 1 9 年 1 1 月 2 0 1 9 年 1 0 月 2 0 1 9 年 9 月 2 0 1 9 年 7 月 2 0 1 9 年 6 月 2 0 1 8 年 1 2 月 2 0 1 8 年 1 1 月 2 0 1 8 年 1 0 月 2 0 1 8 年 9 月 2 0 1 8 年 8 月 2 0 1 8 年 7 月 2 0 1 8 年 5 月 2 0 1 8 年 4 月 2 0 1 8 年 3 月 2 0 1 8 年 2 月 2 0 1 8 年 1 月 2 0 1 7 年 1 2 月 2 0 1 7 年 1 1 月 2 0 1 7 年 8 月 2 0 1 7 年 7 月 2 0 1 7 年 6 月 2 0 1 7 年 5 月 2 0 1 7 年 4 月 外 链 赖 同 学 小 亮 我 的 g i t h u b 工 具 一 次 网 络 延 迟 高 的 问 题 排 查 问 题 背 景 客 户 的 机 房 部 署 了 多 套 不 同 架 构 的 k 8 s 集 群 ： I n t e l C P U + r e d h a t O S ， 海 光 C P U + 麒 麟 O S 。 其 中 I n t e l C P U + r e d h a t O S 的 k 8 s 已 经 稳 定 运 行 了 很 久 。 海 光 C P U + 麒 麟 O S 是 后 来 上 线 的 ， 主 要 是 为 了 满 足 信 创 的 要 求 。 但 是 在 实 际 使 用 中 发 现 ， 海 光 C P U + 麒 麟 O S 的 k 8 s 集 群 中 ， 运 行 的 服 务 在 压 测 时 会 偶 现 服 务 请 求 r e d i s 超 时 的 异 常 。 问 题 定 位 因 为 同 样 的 服 务 ， 在 非 信 创 的 机 器 上 可 以 正 常 运 行 ， 因 此 排 除 服 务 本 身 的 问 题 。 主 要 排 查 硬 件 + 操 作 系 统 + k 8 s C N I 这 几 个 环 节 。 这 里 之 所 以 要 排 查 C N I 的 问 题 ， 主 要 还 是 考 虑 这 个 C N I 是 专 门 为 这 个 客 户 开 发 的 ， 用 来 实 现 U n d e r l a y 的 网 络 ， 以 及 一 系 列 的 特 殊 网 络 需 求 。 整 个 网 络 的 链 路 如 图 所 示 ： 抓 包 分 析 首 先 是 在 P o d 内 用 t c p d u m p 进 行 长 时 间 的 抓 包 ， 保 存 的 本 地 文 件 。 然 后 进 行 压 测 来 复 现 问 题 。 根 据 日 志 找 到 出 问 题 的 时 间 点 ， 用 w i r e s h a r k 自 带 的 命 令 对 抓 包 文 件 按 时 间 切 割 。 # 每 1 0 s 保 存 一 个 分 片 。 e d i t c a p i 1 0 t c p d u m p . c a p p o d 1 1 1 1 用 w i r e s h a r k 打 开 对 应 时 间 片 段 的 抓 包 文 件 进 行 分 析 。 这 里 因 为 安 全 要 求 不 方 便 放 上 异 常 包 的 截 图 。 大 概 描 述 一 下 问 题 现 象 ： 分 析 的 是 t c p 包 ， 表 现 为 异 常 时 间 点 r e d i s 回 包 存 在 大 量 重 传 ， 且 重 传 的 包 几 乎 都 在 同 一 时 刻 到 达 P o d 内 。 因 此 下 一 步 要 排 查 t c p 包 的 延 迟 发 生 链 路 上 的 什 么 位 置 。 因 此 选 择 同 时 在 r e d i s 虚 拟 机 ， 物 理 机 网 卡 e t h 0 ， p o d 内 网 卡 抓 包 。 然 后 用 同 样 的 方 式 进 行 问 题 复 现 。 因 为 有 了 多 个 位 置 点 的 抓 包 数 据 ， 根 据 t c p 的 s e q 号 就 可 以 分 析 同 一 个 数 据 包 从 r e d i s 虚 拟 机 发 出 来 的 时 间 ， 以 及 到 达 物 理 机 e t h 0 以 及 P o d 内 的 时 间 。 然 后 根 据 时 间 就 可 以 找 到 延 迟 点 在 哪 。 分 析 后 发 现 延 迟 在 r e d i s → 物 理 机 这 条 链 路 上 。 r e d i s 出 来 的 包 因 为 延 迟 到 达 了 物 理 机 ， 因 此 也 延 迟 到 达 P o d 内 。 r e d i s 所 在 的 虚 拟 机 发 包 后 因 为 一 直 没 有 收 到 回 报 ， 因 此 会 触 发 t c p 的 重 传 机 制 。 但 是 重 传 的 包 也 出 现 了 延 迟 。 最 终 原 始 包 和 重 传 包 在 某 一 刻 同 时 进 入 了 物 理 机 。 因 此 怀 疑 是 交 换 机 上 出 现 了 延 迟 ， 但 是 如 果 是 交 换 机 的 问 题 ， 那 么 接 入 该 交 换 机 的 其 他 机 器 也 一 定 会 出 问 题 才 对 。 但 是 现 象 仅 局 限 于 信 创 服 务 器 上 。 所 以 也 和 麒 麟 的 供 应 商 沟 通 了 ， 他 们 怀 疑 是 一 个 已 知 的 c g r o u p 问 题 导 致 的 ， 出 现 在 4 . 1 9 前 的 内 核 里 。 升 级 内 核 后 果 然 问 题 就 解 决 了 。 问 题 分 析 上 面 说 的 c g r o u p 问 题 ， 详 细 来 说 是 k u b e l e t 中 的 c a d v i s o r 在 采 集 n o d e 的 内 存 信 息 时 ， 会 读 取 / s y s / f s / c g r o u p / m e m o r y / m e m o r y . n u m a _ s t a t 信 息 。 但 是 因 为 内 核 的 实 现 会 导 致 这 个 读 取 信 息 的 系 统 调 用 很 慢 。 慢 的 原 因 有 两 点 ： c g r o u p 是 通 过 c g r o u p 伪 文 件 系 统 来 管 理 的 ， 可 以 通 过 删 除 伪 文 件 系 统 中 的 文 件 目 录 来 删 除 相 应 的 c g r o u p 。 但 是 内 核 中 代 表 c g r o u p 的 结 构 体 会 仍 然 存 在 ， 直 到 所 有 对 它 的 引 用 被 释 放 。 只 有 当 被 删 除 的 m e m o r y c g r o u p 中 的 页 都 被 回 收 掉 ， 相 应 的 引 用 都 被 释 放 ， 该 m e m o r y c g r o u p 才 会 被 彻 底 删 除 。 系 统 中 所 有 的 m e m o r y c g r o u p 数 量 可 以 通 过 c a t / p r o c / c g r o u p s 来 查 看 。 而 内 存 页 的 回 收 时 间 与 内 核 的 回 收 机 制 有 关 ， 如 果 当 中 有 一 些 页 一 直 活 跃 的 被 使 用 ， 就 可 能 永 远 不 会 被 回 收 。 c a d v i s o r 读 取 / s y s / f s / c g r o u p / m e m o r y / m e m o r y . n u m a _ s t a t 信 息 时 ， 其 实 是 一 个 系 统 调 用 。 这 个 调 用 的 实 现 也 存 在 性 能 问 题 ， 它 会 遍 历 所 有 的 子 c g r o u p 层 级 ， 累 加 m e m o r y 的 使 用 信 息 求 和 ， 得 到 总 的 m e m o r y 使 用 情 况 。 因 此 ， 在 一 台 一 直 运 行 的 服 务 器 上 ， m e m o r y c g r o u p 可 能 会 达 到 1 w + 。 c a d v i s o r 在 获 取 m e m o r y c g r o u p 时 可 能 耗 费 1 s 以 上 的 时 间 。 在 这 段 时 间 内 ， C P U 没 法 被 调 度 给 其 他 地 方 使 用 。 那 为 什 么 会 导 致 网 络 的 延 迟 呢 ？ l i n u x 网 络 数 据 包 的 接 收 ， 在 之 前 的 文 章 l i n u x 网 络 数 据 包 接 收 流 程 （ 一 ） 中 整 理 过 。 数 据 包 到 达 网 卡 后 ， 依 赖 硬 中 断 ( 3 ) + 软 中 断 ( 6 ) 来 触 发 C P U 对 数 据 包 进 行 处 理 。 并 且 现 在 的 网 卡 很 多 都 是 多 队 列 的 ， 每 条 队 列 和 某 个 C P U 进 行 绑 定 ， 由 该 C P U 进 行 处 理 。 因 此 如 果 这 个 软 中 断 发 生 在 c a d v i s o r 统 计 m e m o r y c g r o u p ， 进 行 系 统 调 用 时 ， 软 中 断 的 处 理 就 可 能 因 此 而 延 迟 。 如 果 这 个 过 程 持 续 1 s + ， 那 么 引 起 的 现 象 可 能 就 是 对 端 t c p 出 现 重 传 。 如 果 这 个 过 程 持 续 2 s + ， 那 么 因 为 服 务 本 身 读 取 r e d i s 的 超 时 时 间 设 置 为 2 s ， 就 可 能 出 现 超 时 了 。 解 决 方 案 长 期 解 决 方 案 就 是 升 级 内 核 。 在 更 高 的 版 本 内 核 中 ， 对 c g r o u p m e m o r y 的 计 算 进 行 了 优 化 ， 这 里 不 再 会 遍 历 所 有 的 子 m e m o r y c g r o u p 进 行 统 计 了 。 因 为 本 身 c g r o u p 就 已 经 维 护 了 该 信 息 ， 直 接 读 取 并 返 回 就 行 了 。 内 核 相 关 修 复 ： h t t p s : / / g i t . k e r n e l . o r g / p u b / s c m / l i n u x / k e r n e l / g i t / t o r v a l d s / l i n u x . g i t / c o m m i t / ? h = v 6 . 2 r c 7 d o e c h o $ l i n e ; d o n e b i n b o o t d e v d o c k e r e n t r y p o i n t . d d o c k e r e n t r y p o i n t . s h e t c h o m e l i b l i b 6 4 m e d i a m n t o p t p r o c r o o t r u n s b i n s r v s y s t m p u s r v a r 回 到 r u n c 上 述 提 到 s t d i o ， p t y 等 概 念 ， 很 好 的 解 决 了 运 行 容 器 时 的 输 入 输 出 的 处 理 。 而 这 些 能 力 也 是 r u n c 本 身 就 提 供 的 ， d o c k e r 是 在 其 之 上 进 行 了 封 装 。 r u n c 的 输 入 输 出 处 理 有 四 种 模 式 ， 由 d ( d e t a c h ) ， t 进 行 组 合 得 到 。 t e r m i n a l 亚 太 地 区 则 更 加 匮 乏 。 I P v 4 中 用 来 解 决 地 址 短 缺 的 方 法 有 ： C I D R 和 N A T 。 不 过 这 两 种 方 案 都 有 其 本 身 的 缺 点 。 I P v 6 有 1 2 8 位 。 理 论 上 总 共 可 以 支 持 4 3 亿 x 4 3 亿 x 4 3 亿 x 4 3 亿 的 地 址 。 报 文 格 式 I P v 4 报 头 包 含 可 选 字 段 O p t i o n s ， 内 容 涉 及 S e c u r i t y 、 T i m e s t a m p 、 R e c o r d r o u t e 等 ， 这 些 O p t i o n s 可 以 将 I P v 4 报 头 长 度 从 2 0 字 节 扩 充 到 6 0 字 节 。 携 带 这 些 O p t i o n s 的 I P v 4 报 文 在 转 发 过 程 中 往 往 需 要 中 间 路 由 转 发 设 备 进 行 软 件 处 理 ， 对 于 性 能 是 个 很 大 的 消 耗 ， 因 此 实 际 中 也 很 少 使 用 。 I P v 6 和 I P v 4 相 比 ， 去 除 了 I H L 、 I d e n t i f i e r 、 F l a g 、 F r a g m e n t O f f s e t 、 H e a d e r C h e c k s u m 、 O p t i o n 、 P a d d i i n g 域 ， 只 增 加 了 流 标 签 域 ， 因 此 I P v 6 报 文 头 的 处 理 较 I P v 4 更 为 简 化 ， 提 高 了 处 理 效 率 。 另 外 ， I P v 6 为 了 更 好 支 持 各 种 选 项 处 理 ， 提 出 了 扩 展 头 的 概 念 ， 新 增 选 项 时 不 必 修 改 现 有 结 构 ， 理 论 上 可 以 无 限 扩 展 ， 体 现 了 优 异 的 灵 活 性 。 自 动 配 置 和 重 新 编 制 由 于 I P v 4 地 址 只 有 3 2 比 特 ， 并 且 地 址 分 配 不 均 衡 ， 导 致 在 网 络 扩 容 或 重 新 部 署 时 ， 经 常 需 要 重 新 分 配 I P 地 址 ， 因 此 需 要 能 够 进 行 自 动 配 置 和 重 新 编 址 ， 以 减 少 维 护 工 作 量 。 目 前 I P v 4 的 自 动 配 置 和 重 新 编 址 机 制 主 要 依 靠 D H C P 协 议 。 I P v 6 协 议 内 置 支 持 通 过 地 址 自 动 配 置 方 式 使 主 机 自 动 发 现 网 络 并 获 取 I P v 6 地 址 ， 大 大 提 高 了 内 部 网 络 的 可 管 理 性 。 路 由 聚 合 由 于 I P v 4 发 展 初 期 的 分 配 规 划 问 题 ， 造 成 许 多 I P v 4 地 址 分 配 不 连 续 ， 不 能 有 效 聚 合 路 由 。 日 益 庞 大 的 路 由 表 耗 用 大 量 内 存 ， 对 设 备 成 本 和 转 发 效 率 产 生 影 响 ， 这 一 问 题 促 使 设 备 制 造 商 不 断 升 级 其 产 品 ， 以 提 高 路 由 寻 址 和 转 发 性 能 。 巨 大 的 地 址 空 间 使 得 I P v 6 可 以 方 便 的 进 行 层 次 化 网 络 部 署 。 层 次 化 的 网 络 结 构 可 以 方 便 的 进 行 路 由 聚 合 ， 提 高 了 路 由 转 发 效 率 。 端 对 端 安 全 I P v 4 协 议 制 定 时 并 没 有 仔 细 针 对 安 全 性 进 行 设 计 ， 因 此 固 有 的 框 架 结 构 并 不 能 支 持 端 到 端 的 安 全 。 I P v 6 中 ， 网 络 层 支 持 I P S e c 的 认 证 和 加 密 ， 支 持 端 到 端 的 安 全 。 Q o S 随 着 网 络 会 议 、 网 络 电 话 、 网 络 电 视 迅 速 普 及 与 使 用 ， 客 户 要 求 有 更 好 的 Q o S 来 保 障 这 些 音 视 频 实 时 转 发 。 I P v 4 并 没 有 专 门 的 手 段 对 Q o S 进 行 支 持 。 I P v 6 新 增 了 流 标 记 域 ， 提 供 Q o S 保 证 。 支 持 移 动 特 性 随 着 I n t e r n e t 的 发 展 ， 移 动 I P v 4 出 现 了 一 些 问 题 ， 比 如 : 三 角 路 由 ， 源 地 址 过 滤 等 。 I P v 6 协 议 规 定 必 须 支 持 移 动 特 性 。 和 移 动 I P v 4 相 比 ， 移 动 I P v 6 使 用 邻 居 发 现 功 能 可 直 接 实 现 外 地 网 络 的 发 现 并 得 到 转 交 地 址 ， 而 不 必 使 用 外 地 代 理 。 同 时 ， 利 用 路 由 扩 展 头 和 目 的 地 址 扩 展 头 移 动 节 点 和 对 等 节 点 之 间 可 以 直 接 通 信 ， 解 决 了 移 动 I P v 4 的 三 角 路 由 、 源 地 址 过 滤 问 题 ， 移 动 通 信 处 理 效 率 更 高 且 对 应 用 层 透 明 。 I P v 6 地 址 表 示 方 法 I P v 6 总 共 有 1 2 8 位 ， 通 过 分 为 8 组 ， 每 组 1 6 位 ， 由 4 个 十 六 进 制 数 表 示 。 每 组 之 间 由 冒 号 分 隔 。 如 ： F C 0 0 : 0 0 0 0 : 1 3 0 F : 0 0 0 0 : 0 0 0 0 : 0 9 C 0 : 8 7 6 A : 1 3 0 B 。 为 了 方 便 书 写 ， 提 供 了 一 些 压 缩 后 的 写 法 ： 可 以 省 略 前 缀 0 。 所 以 这 个 地 址 还 可 以 写 成 ： F C 0 0 : 0 : 1 3 0 F : 0 : 0 : 9 C 0 : 8 7 6 A : 1 3 0 B 。 地 址 中 包 含 的 连 续 两 个 或 多 个 均 为 0 的 组 ， 可 以 用 双 冒 号 ” : : ” 代 替 。 所 以 进 一 步 缩 写 成 ： F C 0 0 : 0 : 1 3 0 F : : 9 C 0 : 8 7 6 A : 1 3 0 B 。 不 过 需 要 注 意 的 是 ， 一 个 I P v 6 地 址 中 只 能 有 一 个 “ : : ” ， 因 为 如 果 有 多 个 的 话 ， 就 无 法 辨 别 出 每 个 “ : : ” 代 表 几 组 0 。 地 址 结 构 类 似 I P v 4 的 设 计 ， 一 个 I P v 6 地 址 也 是 由 两 部 分 组 成 ： 网 络 前 缀 ： n 位 ， 相 当 于 I P v 4 的 网 络 号 。 接 口 标 识 ： 1 2 8 n 位 ， 相 当 于 I P v 4 地 址 中 的 主 机 号 。 地 址 分 类 I P v 6 地 址 分 为 单 播 地 址 ， 任 播 地 址 ， 组 播 地 址 。 相 比 于 I P v 4 ， 取 消 了 广 播 地 址 ， 以 更 丰 富 的 组 播 地 址 代 替 ， 同 时 增 加 了 任 播 地 址 。 单 播 地 址 单 播 地 址 用 来 表 示 一 个 节 点 的 一 个 网 络 接 口 的 地 址 。 有 以 下 几 种 单 播 地 址 ： 类 型 说 明 未 指 定 地 址 指 : : / 1 2 8 。 该 地 址 表 示 讴 歌 接 口 或 者 节 点 还 没 有 I P 地 址 。 环 回 地 址 指 : : 1 / 1 2 8 。 与 I P v 4 中 的 1 2 7 . 0 . 0 . 1 作 用 相 同 全 球 单 播 地 址 类 似 于 I P v 4 中 的 单 播 地 址 。 由 全 球 路 由 前 缀 ( G l o b a l r o u t i n g p r e f i x ， 至 少 4 8 位 ) + 子 网 I D ( S u b n e t I D ) + 接 口 标 识 ( I n t e r f a c e I D ) 组 成 。 全 球 路 由 前 缀 由 提 供 商 指 定 给 一 个 组 织 机 构 ， 因 此 也 可 以 起 到 聚 合 路 由 的 作 用 。 链 路 本 地 地 址 链 路 本 地 地 址 是 I P v 6 中 的 应 用 范 围 受 限 制 的 地 址 类 型 ， 只 能 在 连 接 到 同 一 本 地 链 路 的 节 点 之 间 使 用 。 它 使 用 了 特 定 的 本 地 链 路 前 缀 F E 8 0 : : / 1 0 ( 最 高 1 0 位 值 为 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 ) ， 同 时 将 接 口 标 识 添 加 在 后 面 作 为 地 址 的 低 6 4 比 特 。 当 一 个 节 点 启 动 I P v 6 协 议 栈 时 ， 启 动 时 节 点 的 每 个 接 口 会 自 动 配 置 一 个 链 路 本 地 地 址 ( 其 固 定 的 前 缀 + E U I 6 4 规 则 形 成 的 接 口 标 识 ) 。 在 I P v 4 中 ， 链 路 本 地 地 址 为 1 6 9 . 2 5 4 . 0 . 0 / 1 6 唯 一 本 地 地 址 唯 一 本 地 地 址 是 另 一 种 应 用 范 围 受 限 的 地 址 ， 它 仅 能 在 一 个 站 点 内 使 用 。 由 于 本 地 站 点 地 址 的 废 除 ( R F C 3 8 7 9 ) ， 唯 一 本 地 地 址 被 用 来 代 替 本 地 站 点 地 址 。 唯 一 本 地 地 址 的 作 用 类 似 于 I P v 4 中 的 私 网 地 址 ， 任 何 没 有 申 请 到 提 供 商 分 配 的 全 球 单 播 地 址 的 组 织 机 构 都 可 以 使 用 唯 一 本 地 地 址 。 唯 一 本 地 地 址 只 能 在 本 地 网 络 内 部 被 路 由 转 发 而 不 会 在 全 球 网 络 中 被 路 由 转 发 。 唯 一 本 地 地 址 的 固 定 前 缀 为 F C 0 0 : : / 7 , 二 进 制 表 示 为 1 1 1 1 1 1 0 。 任 播 地 址 任 播 地 址 一 般 用 来 表 示 一 组 节 点 上 的 接 口 ， 当 数 据 包 发 往 任 播 地 址 时 ， 中 间 路 由 设 备 会 将 数 据 包 发 往 最 近 的 一 个 节 点 上 的 接 口 。 所 以 可 以 看 出 ， 任 播 地 址 是 被 设 计 用 来 给 多 个 主 机 或 者 节 点 提 供 相 同 服 务 时 提 供 冗 余 功 能 和 负 载 均 衡 功 能 的 。 不 过 目 前 实 际 应 用 中 ， 任 播 地 址 只 能 分 配 给 路 由 设 备 ， 并 不 能 应 用 于 主 机 等 设 备 。 并 且 任 播 地 址 不 能 作 为 I P v 6 报 文 的 源 地 址 。 任 播 地 址 并 没 有 单 独 的 地 址 空 间 ， 和 单 播 地 址 使 用 相 同 的 地 址 空 间 。 组 播 地 址 I P v 6 的 组 播 与 I P v 4 相 同 ， 用 来 标 识 一 组 接 口 ， 一 般 这 些 接 口 属 于 不 同 的 节 点 。 一 个 节 点 可 能 属 于 0 到 多 个 组 播 组 。 发 往 组 播 地 址 的 报 文 被 组 播 地 址 标 识 的 所 有 接 口 接 收 。 例 如 组 播 地 址 F F 0 2 : : 1 表 示 链 路 本 地 范 围 的 所 有 节 点 ， 组 播 地 址 F F 0 2 : : 2 表 示 链 路 本 地 范 围 的 所 有 路 由 器 。 一 个 I P v 6 组 播 地 址 由 前 缀 ， 标 志 ( F l a g ) 字 段 、 范 围 ( S c o p e ) 字 段 以 及 组 播 组 I D ( G l o b a l I D ) 4 个 部 分 组 成 : 前 缀 : I P v 6 组 播 地 址 的 前 缀 是 F F 0 0 : : / 8 。 标 志 字 段 ( F l a g ) : 长 度 4 b i t ， 目 前 只 使 用 了 最 后 一 个 比 特 ( 前 三 位 必 须 置 0 ) ， 当 该 位 值 为 0 时 ， 表 示 当 前 的 组 播 地 址 是 由 I A N A 所 分 配 的 一 个 永 久 分 配 地 址 ; 当 该 值 为 1 时 ， 表 示 当 前 的 组 播 地 址 是 一 个 临 时 组 播 地 址 ( 非 永 久 分 配 地 址 ) 。 范 围 字 段 ( S c o p e ) : 长 度 4 b i t ， 用 来 限 制 组 播 数 据 流 在 网 络 中 发 送 的 范 围 ， 该 字 段 取 值 和 含 义 的 对 应 关 系 如 图 1 5 所 示 。 组 播 组 I D ( G r o u p I D ) : 长 度 1 1 2 b i t ， 用 以 标 识 组 播 组 。 目 前 ， R F C 2 3 7 3 并 没 有 将 所 有 的 1 1 2 位 都 定 义 成 组 标 识 ， 而 是 建 议 仅 使 用 该 1 1 2 位 的 最 低 3 2 位 作 为 组 播 组 I D ， 将 剩 余 的 8 0 位 都 置 0 。 这 样 每 个 组 播 组 I D 都 映 射 到 一 个 唯 一 的 以 太 网 组 播 M A C 地 址 ( R F C 2 4 6 4 ) 。 被 请 求 节 点 组 播 地 址 通 过 节 点 的 单 播 或 任 播 地 址 生 成 。 当 一 个 节 点 具 有 了 单 播 或 任 播 地 址 ， 就 会 对 应 生 成 一 个 被 请 求 节 点 组 播 地 址 ， 并 且 加 入 这 个 组 播 组 。 一 个 单 播 地 址 或 任 播 地 址 对 应 一 个 被 请 求 节 点 组 播 地 址 。 该 地 址 主 要 用 于 邻 居 发 现 机 制 和 地 址 重 复 检 测 功 能 。 I P v 6 中 没 有 广 播 地 址 ， 也 不 使 用 A R P 。 但 是 仍 然 需 要 从 I P 地 址 解 析 到 M A C 地 址 的 功 能 。 在 I P v 6 中 ， 这 个 功 能 通 过 邻 居 请 求 N S ( N e i g h b o r S o l i c i t a t i o n ) 报 文 完 成 。 当 一 个 节 点 需 要 解 析 某 个 I P v 6 地 址 对 应 的 M A C 地 址 时 ， 会 发 送 N S 报 文 ， 该 报 文 目 的 I P 就 是 需 要 解 析 的 I P v 6 地 址 对 应 的 被 请 求 节 点 组 播 地 址 ; 只 有 具 有 该 组 播 地 址 的 节 点 会 检 查 处 理 。 被 请 求 节 点 组 播 地 址 由 前 缀 F F 0 2 : : 1 : F F 0 0 : 0 / 1 0 4 和 单 播 地 址 的 最 后 2 4 位 组 成 。 I P v 6 报 文 格 式 I P v 6 除 了 在 大 小 上 做 了 变 动 ， 也 针 对 I P v 4 报 文 格 式 在 实 际 应 用 场 景 中 的 设 计 不 合 理 之 处 做 了 优 化 。 I P v 6 报 文 主 要 由 三 部 分 组 成 ： I P v 6 基 本 报 头 ： 8 个 字 段 ， 固 定 为 4 0 字 节 。 I P v 6 扩 展 报 头 ： 扩 展 报 头 是 链 式 结 构 的 ， 理 论 上 可 无 限 扩 展 上 层 协 议 数 据 单 元 ： 一 般 由 上 层 协 议 报 头 和 它 的 有 效 载 荷 构 成 ， 有 效 载 荷 可 以 是 一 个 I C M P v 6 报 文 、 一 个 T C P 报 文 或 一 个 U D P 报 文 。 一 个 I P v 6 的 基 本 报 头 格 式 如 下 ： 这 些 字 段 的 解 释 如 下 ： V e r s i o n : 版 本 号 ， 长 度 为 4 b i t 。 对 于 I P v 6 ， 该 值 为 6 。 T r a f f i c C l a s s : 流 类 别 ， 长 度 为 8 b i t 。 等 同 于 I P v 4 中 的 T O S 字 段 ， 表 示 I P v 6 数 据 报 的 类 或 优 先 级 ， 主 要 应 用 于 Q o S 。 F l o w L a b e l : 流 标 签 ， 长 度 为 2 0 b i t 。 I P v 6 中 的 新 增 字 段 ， 用 于 区 分 实 时 流 量 ， 不 同 的 流 标 签 + 源 地 址 可 以 唯 一 确 定 一 条 数 据 流 ， 中 间 网 络 设 备 可 以 根 据 这 些 信 息 更 加 高 效 率 的 区 分 数 据 流 。 P a y l o a d L e n g t h : 有 效 载 荷 长 度 ， 长 度 为 1 6 b i t 。 有 效 载 荷 是 指 紧 跟 I P v 6 报 头 的 数 据 报 的 其 它 部 分 ( 即 扩 展 报 头 和 上 层 协 议 数 据 单 元 ) 。 该 字 段 只 能 表 示 最 大 长 度 为 6 5 5 3 5 字 节 的 有 效 载 荷 。 如 果 有 效 载 荷 的 长 度 超 过 这 个 值 ， 该 字 段 会 置 0 ， 而 有 效 载 荷 的 长 度 用 逐 跳 选 项 扩 展 报 头 中 的 超 大 有 效 载 荷 选 项 来 表 示 。 N e x t H e a d e r : 下 一 个 报 头 ， 长 度 为 8 b i t 。 该 字 段 定 义 紧 跟 在 I P v 6 报 头 后 面 的 第 一 个 扩 展 报 头 ( 如 果 存 在 ) 的 类 型 ， 或 者 上 层 协 议 数 据 单 元 中 的 协 议 类 型 。 H o p L i m i t : 跳 数 限 制 ， 长 度 为 8 b i t 。 该 字 段 类 似 于 I P v 4 中 的 T i m e t o L i v e 字 段 ， 它 定 义 了 I P 数 据 报 所 能 经 过 的 最 大 跳 数 。 每 经 过 一 个 设 备 ， 该 数 值 减 去 1 ， 当 该 字 段 的 值 为 0 时 ， 数 据 报 将 被 丢 弃 。 S o u r c e A d d r e s s : 源 地 址 ， 长 度 为 1 2 8 b i t 。 表 示 发 送 方 的 地 址 。 D e s t i n a t i o n A d d r e s s : 目 的 地 址 ， 长 度 为 1 2 8 b i t 。 表 示 接 收 方 的 地 址 。 通 过 上 述 描 述 可 以 知 道 ， I P v 6 的 基 本 报 头 相 比 于 I P v 4 的 报 头 做 了 简 化 ， 去 除 了 I H L 、 i d e n t i f i e r s 、 F l a g s 、 F r a g m e n t O f f s e t 、 H e a d e r C h e c k s u m 、 O p t i o n s 、 P a d d i i n g 域 ， 只 增 了 流 标 签 域 。 这 样 的 设 计 可 以 提 升 路 由 设 备 对 数 据 的 处 理 性 能 。 在 I P v 4 中 ， I P v 4 报 头 包 含 可 选 字 段 O p t i o n s ， 内 容 涉 及 s e c u r i t y 、 T i m e s t a m p 、 R e c o r d r o u t e 等 ， 这 些 O p t i o n s 可 以 将 I P v 4 报 头 长 度 从 2 0 字 节 扩 充 到 6 0 字 节 。 在 转 发 过 程 中 ， 处 理 携 带 这 些 O p t i o n s 的 I P v 4 报 文 会 占 用 设 备 很 大 的 资 源 ， 因 此 实 际 中 也 很 少 使 用 。 I P v 6 将 这 些 O p t i o n s 从 I P v 6 基 本 报 头 中 剥 离 ， 放 到 了 扩 展 报 头 中 ， 扩 展 报 头 被 置 于 I P v 6 报 头 和 上 层 协 议 数 据 单 元 之 间 。 一 个 I P v 6 报 文 可 以 包 含 0 个 、 1 个 或 多 个 扩 展 报 头 ， 仅 当 需 要 设 备 或 目 的 节 点 做 某 些 特 殊 处 理 时 ， 才 由 发 送 方 添 加 一 个 或 多 个 扩 展 头 。 与 I P v 4 不 同 ， I P v 6 扩 展 头 长 度 任 意 ， 不 受 4 0 字 节 限 制 ， 这 样 便 于 日 后 扩 充 新 增 选 项 ， 这 一 特 征 加 上 选 项 的 处 理 方 式 使 得 I P v 6 选 项 能 得 以 真 正 的 利 用 。 但 是 为 了 提 高 处 理 选 项 头 和 传 输 层 协 议 的 性 能 ， 扩 展 报 头 总 是 8 字 节 长 度 的 整 数 倍 。 当 使 用 多 个 扩 展 报 头 时 ， 前 面 报 头 的 N e x t H e a d e r 字 段 指 明 下 一 个 扩 展 报 头 的 类 型 ， 这 样 就 形 成 了 链 状 的 报 头 列 表 。 目 前 ， R F C 2 4 6 0 中 定 义 了 6 个 I P v 6 扩 展 头 : 逐 跳 选 项 报 头 、 目 的 选 项 报 头 、 路 由 报 头 、 分 段 报 头 、 认 证 报 头 、 封 装 安 全 净 载 报 头 。 I C M P v 6 I C M P v 6 ( I n t e r n e t C o n t r o l M e s s a g e P r o t o c o l f o r t h e I P v 6 ) 是 I P v 6 的 基 础 协 议 之 一 。 在 I P v 4 中 ， I n t e r n e t 控 制 报 文 协 议 I C M P ( I n t e r n e t C o n t r o l M e s s a g e P r o t o c o l ) 向 源 节 点 报 告 关 于 向 目 的 地 传 输 I P 数 据 包 过 程 中 的 错 误 和 信 息 。 它 为 诊 断 、 信 息 和 管 理 目 的 定 义 了 一 些 消 息 ， 如 : 目 的 不 可 达 、 数 据 包 超 长 、 超 时 、 回 应 请 求 和 回 应 应 答 等 。 在 I P v 6 中 ， I C M P v 6 除 了 提 供 I C M P v 4 常 用 的 功 能 之 外 ， 还 是 其 它 一 些 功 能 的 基 础 ， 如 邻 接 点 发 现 、 无 状 态 地 址 配 置 ( 包 括 重 复 地 址 检 测 ) 、 P M T U 发 现 等 。 I C M P v 6 的 协 议 类 型 号 ( 即 I P v 6 报 文 中 的 N e x t H e a d e r 字 段 的 值 ) 为 5 8 。 报 文 中 字 段 解 释 如 下 : T y p e : 表 明 消 息 的 类 型 ， 0 至 1 2 7 表 示 差 错 报 文 类 型 ， 1 2 8 至 2 5 5 表 示 消 息 报 文 类 型 。 C o d e : 表 示 此 消 息 类 型 细 分 的 类 型 。 C h e c k s u m : 表 示 I C M P v 6 报 文 的 校 验 和 。 邻 居 发 现 邻 居 发 现 协 议 N D P ( N e i g h b o r D i s c o v e r y P r o t o c o l ) 是 I P v 6 协 议 体 系 中 一 个 重 要 的 基 础 协 议 。 邻 居 发 现 协 议 替 代 了 I P v 4 的 A R P ( A d d r e s s R e s o l u t i o n P r o t o c o l ) 和 I C M P 路 由 器 发 现 ( R o u t e r D i s c o v e r y ) ， 它 定 义 了 使 用 I C M P v 6 报 文 实 现 地 址 解 析 ， 跟 踪 邻 居 状 态 ， 重 复 地 址 检 测 ， 路 由 器 发 现 以 及 重 定 向 等 功 能 。 地 址 解 析 邻 居 发 现 协 议 N D P ( N e i g h b o r D i s c o v e r y P r o t o c o l ) 是 基 于 I C M P v 6 的 一 个 三 层 协 议 ， 用 来 取 代 I P v 4 的 A R P 协 议 。 其 以 太 网 协 议 类 型 为 0 x 8 6 D D 。 地 址 解 析 过 程 中 使 用 了 两 种 I C M P v 6 报 文 ： 邻 居 请 求 报 文 N S ( N e i g h b o r S o l i c i t a t i o n ) 和 邻 居 通 告 报 文 N A ( N e i g h b o r A d v e r t i s e m e n t ) 。 N S 报 文 ： T y p e 字 段 值 为 1 3 5 ， C o d e 字 段 值 为 0 ， 在 地 址 解 析 中 的 作 用 类 似 于 I P v 4 中 的 A R P 请 求 报 文 。 N A 报 文 ： T y p e 字 段 值 为 1 3 6 ， C o d e 字 段 值 为 0 ， 在 地 址 解 析 中 的 作 用 类 似 于 I P v 4 中 的 A R P 响 应 报 文 。 H o s t A 在 向 H o s t B 发 送 报 文 之 前 它 必 须 要 解 析 出 H o s t B 的 链 路 层 地 址 ， 所 以 首 先 H o s t A 会 发 送 一 个 N S 报 文 ， 其 中 源 地 址 为 H o s t A 的 I P v 6 地 址 ， 目 的 地 址 为 H o s t B 的 被 请 求 节 点 组 播 地 址 ， 需 要 解 析 的 目 标 I P 为 H o s t B 的 I P v 6 地 址 ， 这 就 表 示 H o s t A 想 要 知 道 H o s t B 的 链 路 层 地 址 。 同 时 需 要 指 出 的 是 ， 在 N S 报 文 的 O p t i o n s 字 段 中 还 携 带 了 H o s t A 的 链 路 层 地 址 。 当 H o s t B 接 收 到 了 N S 报 文 之 后 ， 就 会 回 应 N A 报 文 ， 其 中 源 地 址 为 H o s t B 的 I P v 6 地 址 ， 目 的 地 址 为 H o s t A 的 I P v 6 地 址 ( 使 用 N S 报 文 中 的 H o s t A 的 链 路 层 地 址 进 行 单 播 ) ， H o s t B 的 链 路 层 地 址 被 放 在 O p t i o n s 字 段 中 。 这 样 就 完 成 了 一 个 地 址 解 析 的 过 程 。 跟 踪 邻 居 状 态 通 过 邻 居 或 到 达 邻 居 的 通 信 ， 会 因 各 种 原 因 而 中 断 ， 包 括 硬 件 故 障 、 接 口 卡 的 热 插 入 等 。 如 果 目 的 地 失 效 ， 则 恢 复 是 不 可 能 的 ， 通 信 失 败 ; 如 果 路 径 失 效 ， 则 恢 复 是 可 能 的 。 因 此 节 点 需 要 维 护 一 张 邻 居 表 ， 每 个 邻 居 都 有 相 应 的 状 态 ， 状 态 之 间 可 以 迁 移 。 R F C 2 4 6 1 中 定 义 了 5 种 邻 居 状 态 ， 分 别 是 : 未 完 成 ( I n c o m p l e t e ) 、 可 达 ( R e a c h a b l e ) 、 陈 旧 ( S t a l e ) 、 延 迟 ( D e l a y ) 、 探 查 ( P r o b e ) 下 面 以 A 、 B 两 个 邻 居 节 点 之 间 相 互 通 信 过 程 中 A 节 点 的 邻 居 状 态 变 化 为 例 ( 假 设 A 、 B 之 前 从 未 通 信 ) ， 说 明 邻 居 状 态 迁 移 的 过 程 。 A 先 发 送 N S 报 文 ， 并 生 成 缓 存 条 目 ， 此 时 ， 邻 居 状 态 为 I n c o m p l e t e 。 若 B 回 复 N A 报 文 ， 则 邻 居 状 态 由 I n c o m p l e t e 变 为 R e a c h a b l e ， 否 则 固 定 时 间 后 邻 居 状 态 由 I n c o m p l e t e 变 为 E m p t y ， 即 删 除 表 项 。 经 过 邻 居 可 达 时 间 ， 邻 居 状 态 由 R e a c h a b l e 变 为 S t a l e ， 即 不 确 定 邻 居 节 点 的 可 达 性 。 如 果 在 R e a c h a b l e 状 态 ， A 收 到 B 的 非 请 求 N A 报 文 ， 且 报 文 中 携 带 的 B 的 链 路 层 地 址 和 表 项 中 不 同 ， 则 邻 居 状 态 马 上 变 为 S t a l e 。 在 S T A L E 状 态 到 达 老 化 时 间 后 进 入 D e l a y 状 态 。 在 经 过 一 段 固 定 时 间 ( 5 秒 ) 后 ， 邻 居 状 态 由 D e l a y 变 为 P r o b e ， 其 间 若 有 N A 应 答 ， 则 邻 居 状 态 由 D e l a y 变 为 R e a c h a b l e 。 在 P r o b e 状 态 ， A 每 隔 一 定 时 间 间 隔 ( 1 秒 ) 发 送 单 播 N S ， 发 送 固 定 次 数 ( 3 次 ) 后 ， 有 应 答 则 邻 居 状 态 变 为 R e a c h a b l e ， 否 则 邻 居 状 态 变 为 E m p t y ， 即 删 除 表 项 。 重 复 地 址 检 测 重 复 地 址 检 测 D A D ( D u p l i c a t e A d d r e s s D e t e c t ) 是 在 接 口 使 用 某 个 I P v 6 单 播 地 址 之 前 进 行 的 ， 主 要 是 为 了 探 测 是 否 有 其 它 的 节 点 使 用 了 该 地 址 。 尤 其 是 在 地 址 自 动 配 置 的 时 候 ， 进 行 D A D 检 测 是 很 必 要 的 。 一 个 I P v 6 单 播 地 址 在 分 配 给 一 个 接 口 之 后 且 通 过 重 复 地 址 检 测 之 前 称 为 试 验 地 址 ( T e n t a t i v e A d d r e s s ) 。 此 时 该 接 口 不 能 使 用 这 个 试 验 地 址 进 行 单 播 通 信 ， 但 是 仍 然 会 加 入 两 个 组 播 组 : A L L N O D E S 组 播 组 和 试 验 地 址 所 对 应 的 S o l i c i t e d N o d e 组 播 组 。 I P v 6 重 复 地 址 检 测 技 术 和 I P v 4 中 的 免 费 A R P 类 似 : 节 点 向 试 验 地 址 所 对 应 的 S o l i c i t e d N o d e 组 播 组 发 送 N S 报 文 。 N S 报 文 中 目 标 地 址 即 为 该 试 验 地 址 。 如 果 收 到 某 个 其 他 站 点 回 应 的 N A 报 文 ， 就 证 明 该 地 址 已 被 网 络 上 使 用 ， 节 点 将 不 能 使 用 该 试 验 地 址 通 讯 。 H o s t A 的 I P v 6 地 址 F C 0 0 : : 1 为 新 配 置 地 址 ， 即 F C 0 0 : : 1 为 H o s t A 的 试 验 地 址 。 H o s t A 向 F C 0 0 : : 1 的 S o l i c i t e d N o d e 组 播 组 发 送 一 个 以 F C 0 0 : : 1 为 请 求 的 目 标 地 址 的 N S 报 文 进 行 重 复 地 址 检 测 ， 由 于 F C 0 0 : : 1 并 未 正 式 指 定 ， 所 以 N S 报 文 的 源 地 址 为 未 指 定 地 址 。 当 H o s t B 收 到 该 N S 报 文 后 ， 有 两 种 处 理 方 法 : 如 果 H o s t B 发 现 F C 0 0 : : 1 是 自 身 的 一 个 试 验 地 址 ， 则 H o s t B 放 弃 使 用 这 个 地 址 作 为 接 口 地 址 ， 并 且 不 会 发 送 N A 报 文 。 如 果 H o s t B 发 现 F C 0 0 : : 1 是 一 个 已 经 正 常 使 用 的 地 址 ， H o s t B 会 向 F F 0 2 : : 1 发 送 一 个 N A 报 文 ， 该 消 息 中 会 包 含 F C 0 0 : : 1 。 这 样 ， H o s t A 收 到 这 个 消 息 后 就 会 发 现 自 身 的 试 验 地 址 是 重 复 的 。 H o s t A 上 该 试 验 地 址 不 生 效 ， 被 标 识 为 d u p l i c a t e d 状 态 。 路 由 器 发 现 路 由 器 发 现 功 能 用 来 发 现 与 本 地 链 路 相 连 的 设 备 ， 并 获 取 与 地 址 自 动 配 置 相 关 的 前 缀 和 其 他 配 置 参 数 。 在 I P v 6 中 ， I P v 6 地 址 可 以 支 持 无 状 态 的 自 动 配 置 ， 即 主 机 通 过 某 种 机 制 获 取 网 络 前 缀 信 息 ， 然 后 主 机 自 己 生 成 地 址 的 接 口 标 识 部 分 。 路 由 器 发 现 功 能 是 I P v 6 地 址 自 动 配 置 功 能 的 基 础 ， 主 要 通 过 以 下 两 种 报 文 实 现 : 路 由 器 通 告 R A ( R o u t e r A d v e r t i s e m e n t ) 报 文 : 每 台 设 备 为 了 让 二 层 网 络 上 的 主 机 和 设 备 知 道 自 己 的 存 在 ， 定 时 都 会 组 播 发 送 R A 报 文 ， R A 报 文 中 会 带 有 网 络 前 缀 信 息 ， 及 其 他 一 些 标 志 位 信 息 。 R A 报 文 的 T y p e 字 段 值 为 1 3 4 。 路 由 器 请 求 R S ( R o u t e r S o l i c i t a t i o n ) 报 文 : 很 多 情 况 下 主 机 接 入 网 络 后 希 望 尽 快 获 取 网 络 前 缀 进 行 通 信 ， 此 时 主 机 可 以 立 刻 发 送 R S 报 文 ， 网 络 上 的 设 备 将 回 应 R A 报 文 。 R S 报 文 的 T p y e 字 段 值 为 1 3 3 。 重 定 向 当 网 关 设 备 发 现 报 文 从 其 它 网 关 设 备 转 发 更 好 ， 它 就 会 发 送 重 定 向 报 文 告 知 报 文 的 发 送 者 ， 让 报 文 发 送 者 选 择 另 一 个 网 关 设 备 。 重 定 向 报 文 也 承 载 在 I C M P v 6 报 文 中 ， 其 T y p e 字 段 值 为 1 3 7 ， 报 文 中 会 携 带 更 好 的 路 径 下 一 跳 地 址 和 需 要 重 定 向 转 发 的 报 文 的 目 的 地 址 等 信 息 。 H o s t A 需 要 和 H o s t B 通 信 ， H o s t A 的 默 认 网 关 设 备 是 S w i t c h A ， 当 H o s t A 发 送 报 文 给 H o s t B 时 报 文 会 被 送 到 S w i t c h A 。 S w i t c h A 接 收 到 H o s t A 发 送 的 报 文 以 后 会 发 现 实 际 上 H o s t A 直 接 发 送 给 S w i t c h B 更 好 ， 它 将 发 送 一 个 重 定 向 报 文 给 主 机 A ， 其 中 报 文 中 更 好 的 路 径 下 一 跳 地 址 为 S w i t c h B ， D e s t i n a t i o n A d d r e s s 为 H o s t B 。 H o s t A 接 收 到 了 重 定 向 报 文 之 后 ， 会 在 默 认 路 由 表 中 添 加 一 个 主 机 路 由 ， 以 后 发 往 H o s t B 的 报 文 就 直 接 发 送 给 S w i t c h B 。 当 设 备 收 到 一 个 报 文 后 ， 只 有 在 如 下 情 况 下 ， 设 备 会 向 报 文 发 送 者 发 送 重 定 向 报 文 : 报 文 的 目 的 地 址 不 是 一 个 组 播 地 址 。 报 文 并 非 通 过 路 由 转 发 给 设 备 。 经 过 路 由 计 算 后 ， 路 由 的 下 一 跳 出 接 口 是 接 收 报 文 的 接 口 。 设 备 发 现 报 文 的 最 佳 下 一 跳 I P 地 址 和 报 文 的 源 I P 地 址 处 于 同 一 网 段 。 设 备 检 查 报 文 的 源 地 址 ， 发 现 自 身 的 邻 居 表 项 中 有 用 该 地 址 作 为 全 球 单 播 地 址 或 链 路 本 地 地 址 的 邻 居 存 在 。 P a t h M T U 在 I P v 4 中 ， 报 文 如 果 过 大 ， 必 须 要 分 片 进 行 发 送 ， 所 以 在 每 个 节 点 发 送 报 文 之 前 ， 设 备 都 会 根 据 发 送 接 口 的 最 大 传 输 单 元 M T U ( M a x i m u m T r a n s m i s s i o n U n i t ) 来 对 报 文 进 行 分 片 。 但 是 在 I P v 6 中 ， 为 了 减 少 中 间 转 发 设 备 的 处 理 压 力 ， 中 间 转 发 设 备 不 对 I P v 6 报 文 进 行 分 片 ， 报 文 的 分 片 将 在 源 节 点 进 行 。 当 中 间 转 发 设 备 的 接 口 收 到 一 个 报 文 后 ， 如 果 发 现 报 文 长 度 比 转 发 接 口 的 M T U 值 大 ， 则 会 将 其 丢 弃 ; 同 时 将 转 发 接 口 的 M T U 值 通 过 I C M P v 6 报 文 的 “ P a c k e t T o o B i g ” 消 息 发 给 源 端 主 机 ， 源 端 主 机 以 该 值 重 新 发 送 I P v 6 报 文 ， 这 样 带 来 了 额 外 流 量 开 销 。 P M T U 发 现 协 议 可 以 动 态 发 现 整 条 传 输 路 径 上 各 链 路 的 M T U 值 ， 减 少 由 于 重 传 带 来 的 额 外 流 量 开 销 。 P M T U 协 议 是 通 过 I C M P v 6 的 P a c k e t T o o B i g 报 文 来 完 成 的 。 首 先 源 节 点 假 设 P M T U 就 是 其 出 接 口 的 M T U ， 发 出 一 个 试 探 性 的 报 文 ， 当 转 发 路 径 上 存 在 一 个 小 于 当 前 假 设 的 P M T U 时 ， 转 发 设 备 就 会 向 源 节 点 发 送 P a c k e t T o o B i g 报 文 ， 并 且 携 带 自 己 的 M T U 值 ， 此 后 源 节 点 将 P M T U 的 假 设 值 更 改 为 新 收 到 的 M T U 值 继 续 发 送 报 文 。 如 此 反 复 ， 直 到 报 文 到 达 目 的 地 之 后 ， 源 节 点 就 能 知 道 到 达 目 的 地 的 P M T U 了 。 整 条 传 输 路 径 需 要 通 过 4 条 链 路 ， 每 条 链 路 的 M T U 分 别 是 1 5 0 0 、 1 5 0 0 、 1 4 0 0 、 1 3 0 0 ， 当 源 节 点 发 送 一 个 分 片 报 文 的 时 候 ， 首 先 按 照 P M T U 为 1 5 0 0 进 行 分 片 并 发 送 分 片 报 文 ， 当 到 达 M T U 为 1 4 0 0 的 出 接 口 时 ， 设 备 返 回 P a c k e t T o o B i g 错 误 ， 同 时 携 带 M T U 值 为 1 4 0 0 的 信 息 。 源 节 点 接 收 到 之 后 会 将 报 文 重 新 按 照 P M T U 为 1 4 0 0 进 行 分 片 并 再 次 发 送 一 个 分 片 报 文 ， 当 分 片 报 文 到 达 M T U 值 为 1 3 0 0 的 出 接 口 时 ， 同 样 返 回 P a c k e t T o o B i g 错 误 ， 携 带 M T U 值 为 1 3 0 0 的 信 息 。 之 后 源 节 点 重 新 按 照 P M T U 为 1 3 0 0 进 行 分 片 并 发 送 分 片 报 文 ， 最 终 到 达 目 的 地 ， 这 样 就 找 到 了 该 路 径 的 P M T U 。 L i n u x I P v 6 条 目 i p v 4 i p v 6 s y s c t l 配 置 项 n e t . i p v 4 . c o n f n e t . i p v 6 . c o n f i p 地 址 通 过 i p a 查 看 时 可 以 看 到 i n e t 后 面 的 就 是 i p v 4 地 址 。 通 过 i p a 查 看 时 可 以 看 到 i n e t 6 后 面 的 就 是 i p v 6 地 址 。 一 般 会 有 多 个 ， s c o p e g l o b a l 的 是 全 局 唯 一 单 播 地 址 或 唯 一 本 地 地 址 ( f c 或 f d 开 头 ) ， s c o p e l i n k 是 链 路 本 地 地 址 ( f e 8 0 开 头 ) 。 抓 包 t c p d u m p i c m p / t c p d u m p i p t c p d u m p i c m p 6 / t c p d u m p i p 6 p i n g p i n g p i n g 6 或 p i n g 6 t r a c e r o u t e 6 t r a c e r o u t e t r a c e r o u t e 6 邻 居 地 址 解 析 a r p i n g n d i s c 路 由 表 i p r i p 6 r 邻 居 地 址 表 i p n e i g h 或 a r p n i p 6 n e i g h D N S 解 析 d i g d i g 6 K u b e r n e t e s 的 I P v 4 / I P v 6 双 栈 I P v 4 / I P v 6 双 栈 是 由 I P v 4 向 I P v 6 过 渡 阶 段 的 一 种 解 决 方 案 ， 双 栈 即 一 个 网 络 接 口 同 时 拥 有 I P v 4 和 I P v 6 的 地 址 ， 这 样 在 和 远 端 通 信 时 ， 如 果 远 端 支 持 I P v 6 ， 就 使 用 I P v 6 进 行 通 信 ， 否 则 也 可 以 使 用 I P v 4 进 行 通 信 。 K u b e r n e t e s 在 1 . 2 0 后 开 始 支 持 双 栈 。 当 然 ， 除 了 对 K u b e r n e t e s 版 本 有 要 求 外 ， C N I 插 件 也 必 须 支 持 双 栈 才 行 。 要 在 K u b e r n e t e s 中 开 启 双 栈 ， 需 要 做 以 下 配 置 ： k u b e a p i s e r v e r : s e r v i c e c l u s t e r i p r a n g e = , k u b e c o n t r o l l e r m a n a g e r : c l u s t e r c i d r = , s e r v i c e c l u s t e r i p r a n g e = , n o d e c i d r m a s k s i z e i p v 4 | n o d e c i d r m a s k s i z e i p v 6 对 于 I P v 4 默 认 为 / 2 4 ， 对 于 I P v 6 默 认 为 / 6 4 k u b e p r o x y : c l u s t e r c i d r = , I P v 6 地 址 速 查 平 常 接 触 I P v 4 地 址 较 多 ， 因 此 一 眼 就 大 概 知 道 某 个 地 址 代 表 什 么 含 义 ， 但 是 I P v 6 中 往 往 比 较 难 分 辨 ， 这 里 提 供 一 个 表 格 供 对 照 参 考 。 地 址 类 型 I P v 4 I P v 6 环 回 地 址 1 2 7 . 0 . 0 . 1 : : 1 / 1 2 8 私 网 地 址 1 0 . 0 . 0 . 0 – 1 0 . 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 ， 1 7 2 . 1 6 . 0 . 0 – 1 7 2 . 3 1 . 2 5 5 . 2 5 5 ， 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 0 – 1 9 2 . 1 6 8 . 2 5 5 . 2 5 5 前 缀 F C 0 0 : : / 7 （ 1 1 1 1 1 1 0 ） ， 范 围 ： F C ~ F D 。 链 路 本 地 地 址 1 6 9 . 2 5 4 . 0 . 0 / 1 6 f e 8 0 : : / 1 0 组 播 地 址 无 被 请 求 节 点 组 播 地 址 由 前 缀 F F 0 2 : : 1 : F F 0 0 : 0 / 1 0 4 和 单 播 地 址 的 最 后 2 4 位 组 成 。 广 播 地 址 广 播 地 址 使 用 该 网 络 范 围 内 的 最 大 地 址 。 即 主 机 部 分 的 各 比 特 位 全 部 为 1 的 地 址 。 在 网 络 1 0 . 1 . 1 . 0 / 2 4 中 ， 其 广 播 地 址 是 1 0 . 1 . 1 . 2 5 5 。 无 参 考 华 为 《 I P v 6 技 术 白 皮 书 》 。 本 文 大 多 数 内 容 都 是 参 考 或 摘 抄 自 该 白 皮 书 。 发 布 于 2 0 2 2 年 2 月 2 0 日 2 0 2 3 年 7 月 5 日 分 类 网 络 协 议 于 I P v 6 学 习 笔 记 留 下 评 论 文 章 分 页 页 1 页 2 … 页 1 3 下 一 页 皖 I C P 备 2 0 2 0 0 1 9 2 6 0 号 1 自 豪 地 采 用 W o r d P r e s s

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