DHCPv6技术介绍

DHCPv6概述

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

与其他IPv6地址分配方式（手工配置、通过路由器公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：

• 不仅可以分配IPv6地址，还可以分配IPv6前缀，便于全网络的自动配置和管理。
• 更好地控制地址的分配。通过DHCPv6不仅可以记录为主机分配的地址/前缀，还可以为特定主机分配特定的地址/前缀，以便于网络管理。
• 除了IPv6前缀、IPv6地址外，还可以为主机分配DNS服务器、域名等网络配置参数。

DHCPv6网络构成

图 1 DHCPv6网络构成

如图 1所示，DHCPv6典型组网中包括以下三种角色：

• DHCPv6客户端：动态获取IPv6地址、IPv6前缀或其他网络配置参数的设备。
• DHCPv6服务器：负责为DHCPv6客户端分配IPv6地址、IPv6前缀和其他网络配置参数的设备。DHCPv6服务器不仅可以为DHCPv6客户端分配IPv6地址，还可以为其分配IPv6前缀。如图 1所示，DHCPv6服务器为DHCPv6客户端分配IPv6前缀后，DHCPv6客户端向所在网络发送包含该前缀信息的RA消息，以便网络内的主机根据该前缀自动配置IPv6地址。
• DHCPv6中继：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地址/前缀分配过程

DHCPv6服务器为客户端分配地址/前缀的过程分为两类：

• 交互两个消息的快速分配过程
• 交互四个消息的分配过程

交互两个消息的快速分配过程

图 2 地址/前缀快速分配过程

如图 2所示，地址/前缀快速分配过程为：

• DHCPv6客户端在发送的Solicit消息中携带Rapid Commit选项，标识客户端希望服务器能够快速为其分配地址/前缀和网络配置参数；
• 如果DHCPv6服务器支持快速分配过程，则直接返回Reply消息，为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。如果DHCPv6服务器不支持快速分配过程，则采用交互四个消息的分配过程为客户端分配IPv6地址/前缀和其他网络配置参数。

交互四个消息的分配过程

交互四个消息的分配过程如图 3所示。

图 3 交互四个消息的分配过程

交互四个消息分配过程的简述如表 1。

表 1 交互四个消息的分配过程

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步骤  发送的消息   说明

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(1)  Solicit         DHCPv6客户端发送该消息，请求DHCPv6服务器为其分配IPv6地址/前缀和网络配置参数

(2)  Advertise   如果Solicit消息中没有携带Rapid Commit选项，或Solicit消息中携带Rapid Commit选项，但服务器不支持快速分配过程，则DHCPv6服务器回复该消息，通知客户端可以为其分配的地址/前缀和网络配置参数

(3) Request      如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise消息，则根据消息接收的先后顺序、服务器优先级等，选择其中一台服务器，并向该服务器发送Request消息，请求服务器确认为其分配地址/前缀和网络配置参数

(4)  Reply          DHCPv6服务器回复该消息，确认将地址/前缀和网络配置参数分配给客户端使用

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地址/前缀租约更新过程

DHCPv6服务器分配给客户端的IPv6地址/前缀具有一定的租借期限。租借期限由有效生命期（Valid Lifetime）决定。地址/前缀的租借时间到达有效生命期后，DHCPv6客户端不能再使用该地址/前缀。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/前缀，则需要更新地址/前缀租约。

图 4 通过Renew更新地址/前缀租约

如图 4所示，地址/前缀租借时间到达时间T1（推荐值为首选生命期Preferred Lifetime的一半）时，DHCPv6客户端会向为它分配地址/前缀的DHCPv6服务器单播发送Renew报文，以进行地址/前缀租约的更新。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，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/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约。

图 5 通过Rebind更新地址/前缀租约

如图 5所示，如果在T1时发送Renew请求更新租约，但是没有收到DHCPv6服务器的回应报文，则DHCPv6客户端会在T2（推荐值为首选生命期的0.8倍）时，向所有DHCPv6服务器组播发送Rebind报文请求更新租约。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，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/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约；如果DHCPv6客户端没有收到服务器的应答报文，则到达有效生命期后，客户端停止使用该地址/前缀。

DHCPv6无状态配置

DHCPv6无状态配置简介

DHCPv6服务器可以为已经具有IPv6地址/前缀的客户端分配其他网络配置参数，该过程称为DHCPv6无状态配置。

DHCPv6客户端通过地址无状态自动配置功能成功获取IPv6地址后，如果接收到的RA（Router Advertisement，路由器通告）报文中M标志位（Managed address configuration flag，被管理地址配置标志位）为0、O标志位（Other stateful configuration flag，其他配置标志位）为1，则DHCPv6客户端会自动启动DHCPv6无状态配置功能，以获取除地址/前缀外的其他网络配置参数。

地址无状态自动配置是指节点根据路由器发现/前缀发现所获取的信息，自动配置IPv6地址。

DHCPv6无状态配置过程

图 6 DHCPv6无状态配置工作过程

如图 6所示，DHCPv6无状态配置的具体过程为：

• 客户端以组播的方式向DHCPv6服务器发送Information-request报文，该报文中携带Option Request选项，指定客户端需要从服务器获取的配置参数。
• 服务器收到Information-request报文后，为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客户端。
• 客户端检查Reply报文中提供的信息，如果与Information-request报文中请求的配置参数相符，则按照Reply报文中提供的参数进行网络配置；否则，忽略该参数。如果接收到多个Reply报文，客户端将选择最先收到的Reply报文，并根据该报文中提供的参数完成客户端无状态配置

。

DHCPv6中继工作过程

图 7 DHCPv6中继的工作过程

通过DHCPv6中继动态获取IPv6地址/前缀和其他网络配置参数的过程中，DHCPv6客户端与DHCPv6服务器的处理方式与不通过DHCPv6中继时的处理方式基本相同。图 7中只说明DHCPv6中继的转发过程：

• DHCPv6客户端向所有DHCPv6服务器和中继的组播地址FF02::1:2发送请求；
• DHCPv6中继接收到请求后，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；
• DHCPv6服务器从Relay-forward报文中解析出客户端的请求，为客户端选取IPv6地址和其他参数，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报文中解析出服务器的应答，转发给DHCPv6客户端；

DHCPv6客户端根据DHCPv6服务器分配的IPv6地址/前缀和其他参数进行网络配置。

协议规范

与DHCPv6相关的协议规范有：

• RFC 3736：Stateless Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Service for IPv6
• RFC 3315：Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6)
• RFC 2462：IPv6 Stateless Address Autoconfiguration
• RFC 3633：IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6