NDP 协议详解

IPv6 不再需要 ARP

ARP 是 IPv4 的专利。IPv6 地址 128 位，以太网帧的 ARP 字段放不下这么大的地址。更重要的是，IPv6 的设计者借机会把 ARP 的功能重新设计得更完善——这就是 NDP（Neighbor Discovery Protocol，邻居发现协议，RFC 4861）。

NDP 不是独立的协议，它运行在 ICMPv6 之上，用 5 种 ICMPv6 报文完成 6 个功能。

ICMPv6 类型	名称	作用	类比
135	邻居请求（Neighbor Solicitation, NS）	"你的 MAC 是多少？"	ARP 请求
136	邻居通告（Neighbor Advertisement, NA）	"我的 MAC 是 xx:xx"	ARP 响应
133	路由器请求（Router Solicitation, RS）	"有路由器吗？"	DHCP Discover
134	路由器通告（Router Advertisement, RA）	"我是路由器，前缀是 2001:db8::/64"	DHCP Offer
137	重定向（Redirect）	"你走错路了，下次找他"	ICMP Redirect

第一步：查邻居缓存表

# Linux
$ ip neigh
2001:db8::20 dev eth0 lladdr 00:1b:2c:3d:4e:5f REACHABLE
fe80::21a:2bff:fe3c:4d5e dev eth0 lladdr 00:1a:2b:3c:4d:5e STALE

第二步：发送邻居请求（NS）

主机 A 不知道 B 的 MAC，发送 NS：

源 IP:   2001:db8::10（主机 A）
目的 IP: ff02::1:ff00:20（请求节点组播地址）
目标地址: 2001:db8::20（被查询的 IP）
源 MAC:  00:aa:bb:cc:dd:ee

请求节点组播地址怎么来的？取目标 IPv6 地址的后 24 位，拼在 ff02::1:ff 后面：

对应的以太网组播 MAC 是 33:33:ff:00:00:20。只有 MAC 后 32 位匹配 ff:00:00:20 的网卡才会接收，避免了 IPv4 ARP 广播打扰整个子网的所有设备。

第三步：邻居通告（NA）

主机 B 收到 NS 后，单播回复 NA：

源 IP:   2001:db8::20
目的 IP: 2001:db8::10
目标地址: 2001:db8::20
MAC:     00:1b:2c:3d:4e:5f
标志 R=0, S=1, O=1

IPv6 主机可以不依赖 DHCP，自己生成全球单播地址。流程如下：

第一步：生成 Link-Local 地址

主机开机自动生成 FE80::/64 地址（基于 EUI-64 或随机接口 ID）。

第二步：发送路由器请求（RS）

源 IP:   ::（还没全球地址，用未指定地址）
目的 IP: ff02::2（所有路由器组播）

第三步：接收路由器通告（RA）

路由器回复 RA，包含关键信息：

第四步：组合生成全球地址

主机把 RA 中的前缀 2001:db8:1:2::/64 + 自己的接口标识符（后 64 位），拼成完整地址：

2001:db8:1:2::/64  +  ::21a:2bff:fe3c:4d5e
= 2001:db8:1:2:21a:2bff:fe3c:4d5e

生活例子：路由器是"小区物业"，广播"本小区门牌号前缀是幸福里 3 号楼"；主机是住户，自己生成"3 号楼 2 单元 301"，组合成完整地址。

SLAAC 的核心优势是零配置：主机开机后自动生成 Link-Local，通过 RS/RA 获取前缀，组合成全球地址，全程不需要 DHCP 服务器。

主机生成地址后，不敢直接用，先发 NS 问自己：

源 IP:   ::（未指定地址，表示"我还没用这个地址"）
目的 IP: ff02::1:ffxx:xxxx（请求节点组播，基于待检测地址）
目标地址: 2001:db8:1:2:21a:2bff:fe3c:4d5e

如果没人回复 NA，说明地址唯一，可以放心使用。如果有人回复，说明地址冲突，主机停止配置该地址。

DAD 只检测 Link-Local 和自动配置的地址，DHCPv6 分配的地址由服务器保证唯一性。

IPv4 中，默认网关要么手工配置，要么通过 DHCP 获取。IPv6 中，主机通过 RA 自动发现默认路由器：

RA 中的重定向：如果主机 A 把包发给路由器 R1，但 R1 发现 R2 更近，R1 发 Redirect 告诉 A："下次直接发给 R2"。

上图对比了 NDP 的两大核心功能：地址解析（NS/NA） 和 路由器发现（RS/RA）。与 ARP 的广播不同，NDP 使用请求节点组播，大幅减少了无关设备的打扰。