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ICMPv6协议

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ICMPv6协议

ICMPv6 是 IPv6 协议栈中最重要的基础协议之一，它不仅仅是“错误提示”那么简单，还承载了邻居发现（NDP）、组播监听（MLD）、路由器通告（RA/RS）等核心功能。

🧩 一、ICMPv6 的定位

ICMPv6（Internet Control Message Protocol for IPv6）
定义于 RFC 4443

它相当于 IPv4 的 ICMP，但功能更强大、结构更统一。
ICMPv6 负责：

  • 报告 IPv6 层的错误（比如目的不可达、包太大）
  • 发送诊断消息（如 ping）
  • 承载其他控制协议（比如 NDP、MLD、RA、RS）

✅ IPv6 运行中几乎所有“控制类”操作，都通过 ICMPv6 完成。

🧱 二、ICMPv6 报文结构

基本格式：

+----------------+----------------+----------------+-----------------+
|     Type       |     Code       |               Checksum           |
+----------------+----------------+----------------+-----------------+
|                         Message Body (Data)                        |
+--------------------------------------------------------------------+
  • Type：标识消息类型
  • Code：进一步区分消息子类型
  • Checksum：校验和（包含 IPv6 伪首部）
  • Message Body：实际内容（依类型不同）

⚠️ 三、ICMPv6 的两大类消息

1️⃣ 错误消息（Type < 128）

TypeCode含义
1多种目的地不可达（Destination Unreachable）
20分组太大（Packet Too Big）
3多种超时（Time Exceeded）
4多种参数问题（Parameter Problem）
说明：
  • “Packet Too Big” 是 IPv6 的路径 MTU 发现机制的关键。
    • 因为 IPv6 不支持中间节点分片，这条消息用于告知源主机降低包大小。
  • “Parameter Problem” 通常是 IPv6 头或扩展头出错时触发。

🧱 Type 1：Destination Unreachable

📜 RFC 4443 §3.1
当路由器或主机无法递交数据包时发送。

报文结构

Type = 1
Code = 不同的不可达原因
+-------------------------------------------------+
|  Unused (4 bytes, set to zero)                  |
+-------------------------------------------------+
|  As much of invoking packet as will fit         |
+-------------------------------------------------+

code类型

Code含义触发场景
0No route to destination没有匹配路由
1Communication with destination administratively prohibited防火墙或策略禁止
2Beyond scope of source address地址范围超出（如 link-local 发到 global）
3Address unreachable目标地址不可达（ARP/NDP 失败）
4Port unreachable目标端口无响应（常见于 UDP）
5Source address failed ingress/egress policy源地址策略被拒
6Reject route to destination路由被标记为拒绝

📦 Type 2：Packet Too Big

📜 RFC 4443 §3.2
IPv6 不允许中间节点分片，因此必须通知源主机减小包大小。

报文结构

Type = 2
Code = 0
+-------------------+
|  MTU (4 bytes)    | ← 指出下一跳链路可支持的最大 MTU
+-------------------+
|  Original Packet  | ← 原始包头部的一部分
+-------------------+

功能

  • 当路由器发现要转发的 IPv6 包超过链路 MTU，就返回该消息；
  • 源主机收到后会执行 Path MTU Discovery (PMTUD)；
  • 源主机自动调整数据包大小，避免再次触发。

举例

源主机发送 1500 字节包，下一跳 MTU 1280 →
路由器返回 Type 2，MTU=1280 → 源主机改发 1280 字节包。

⏳ Type 3：Time Exceeded

📜 RFC 4443 §3.3
当 IPv6 数据包的 Hop Limit（跳数）耗尽时发送。

报文结构

Type = 3
Code = 0 or 1
+-------------------------------------------------+
|  Unused (4 bytes)                               |
+-------------------------------------------------+
|  Original Packet (header + partial payload)     |
+-------------------------------------------------+

code类型

Code含义场景
0Hop limit exceeded in transitTTL（Hop Limit）耗尽（常见）
1Fragment reassembly time exceeded分片重组超时（源节点负责分片）

典型用途

  • 被 traceroute6 工具使用：逐跳减少 Hop Limit，收到 Type 3 Code 0 报文即可获知中间路由。

⚙️ Type 4：Parameter Problem

📜 RFC 4443 §3.4
表示 IPv6 首部或扩展头字段有错误，无法处理。

报文结构

Type = 4
Code = 指示哪类错误
+-------------------+
|  Pointer (4 bytes)| ← 指示错误字段的偏移位置
+-------------------+
|  Original Packet  |
+-------------------+

code类型

Code含义场景
0Erroneous header field encounteredIPv6 主头部字段非法
1Unrecognized Next Header type无法识别的 Next Header
2Unrecognized IPv6 option扩展头选项无法识别

举例：

  • IPv6 包中 Next Header = 255（不存在的协议号） → Code 1
  • Hop-by-Hop 选项头格式错误 → Code 2

2️⃣ 信息类消息（Type ≥ 128）

TypeCode含义
1280回显请求（Echo Request，ping 请求）
1290回显应答（Echo Reply，ping 应答）
1300Multicast Listener Query (MLDv1/MLDv2协议, 路由器询问)
1310Multicast Listener Report(MLDv1协议, 主机加入)
1320Multicast Listener Done(MLDv1协议，主机离开)
1330路由器请求（Router Solicitation, RS）
1340路由器通告（Router Advertisement, RA）
1350邻居请求（Neighbor Solicitation, NS）
1360邻居通告（Neighbor Advertisement, NA）
1370重定向（Redirect）
1430MLDv2 Listener Report（多播监听报告，主机加入离开或过滤）
🚀 从这里可以看出：
  • NDP（RS/RA/NS/NA/Redirect）其实都是 ICMPv6 的一部分；
  • MLD（多播监听）也在 ICMPv6 范围内。

🧭 四、ICMPv6 与 IPv4 对比

功能IPv4 协议IPv6 协议
控制消息ICMPICMPv6
地址解析ARPNDP（基于 ICMPv6）
路由器发现ICMP Router DiscoveryRA/RS（基于 ICMPv6）
多播管理IGMPMLD（基于 ICMPv6）
MTU 探测ICMP Fragmentation NeededICMPv6 Packet Too Big

🧠 五、ICMPv6 的作用总结

功能类别示例消息说明
错误报告目的地不可达、包太大、超时等通知上层网络问题
诊断工具Echo Request / Reply用于 ping 测试
邻居发现（NDP）RS / RA / NS / NA / Redirect地址解析与路由器发现
路径 MTU 发现Packet Too Big通知源主机调整包大小
组播管理MLD 报文控制主机加入或离开组播组

🧩 六、一个例子：ping6 流程

当你执行

ping6 fe80::1

过程：

  1. 主机先通过 NDP (ICMPv6 Type 135) 解析目标 MAC 地址
  2. 然后发送 Echo Request (Type 128)
  3. 对方回复 Echo Reply (Type 129)
  4. 若路径过大，会收到 Packet Too Big (Type 2) 报文，调整 MTU

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