IPv6 使用差异说明（vs IPv4）

约束限制

• chrony 支持全局地址（global address），不支持链路本地地址（link-local address）。
• Firefox 支持通过http/https协议访问全局地址（global address），不支持链路本地地址（link-local address）。

配置说明

设置接口设备 MTU 值

概述

IPv6 场景中会发现整个路由路径中的最小 mtu 的值作为当前链接的 PMTU 的值，源端根据 PMTU 的值确定是否进行分片发送，而在整个路径中的其它设备将不再需要进行分片处理，从而可以降低中间路由设备的负载大小。其中 IPv6 PMTU 设置的最小值为1280。

设置接口设备的 mtu

如果在配置了 IPv6 地址的接口上设置 mtu 的值小于1280（IPv6 PMTU 设置的最小值），则会导致该接口的 IPv6 地址被删除。并且无法再次添加 IPv6 地址。所以在 IPv6 场景中，对接口设备的 mtu 的配置一定要大于等于 1280。具体现象如下：

# ip addr show enp3s0
3: enp3s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:62:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:xx:xx
    inet 10.41.125.236/16 brd 10.41.255.255 scope global noprefixroute dynamic enp3s0
       valid_lft 38663sec preferred_lft 38663sec
    inet6 2001:222::2/64 scope global
       valid_lft forever preferred_lft forever
# ip link set dev enp3s0 mtu 1200
# ip addr show enp3s0
3: enp3s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1200 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:62:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:xx:xx
    inet 10.41.125.236/16 brd 10.41.255.255 scope global noprefixroute dynamic enp3s0
       valid_lft 38642sec preferred_lft 38642sec
# ip addr add 2001:222::2/64 dev enp3s0
RTNETLINK answers: No buffer space available
# ip link set dev enp3s0 mtu 1500
# ip addr show enp3s0
3: enp3s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:62:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:xx:xx
    inet 10.41.125.236/16 brd 10.41.255.255 scope global noprefixroute dynamic enp3s0
       valid_lft 38538sec preferred_lft 38538sec
# ip addr add 2001:222::2/64 dev enp3s0
# ip addr show enp3s0
3: enp3s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:62:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:xx:xx
    inet 10.41.125.236/16 brd 10.41.255.255 scope global noprefixroute dynamic enp3s0
       valid_lft 38531sec preferred_lft 38531sec
    inet6 2001:222::2/64 scope global
       valid_lft forever preferred_lft forever

有状态自动配置 IPv6 地址

概述

IPv6 与 IPv4 都可以通过 DHCP 的方式获得 IP 地址。IPv6 地址有两种配置方式：无状态自动配置和有状态自动配置。

• 无状态自动配置

  不需要 DHCP 服务进行管理，设备根据网络 RA（路由公告）获得网络前缀，或者 link-local 地址为固定 fe80::。而接口 ID 则根据 ifcfg 配置 IPV6_ADDR_GEN_MODE 的具体设置来进行自动获得：

  1. IPv6_ADDR_GEN_MODE=“stable-privacy” 则根据设备及网络环境来确定一个随机接口 ID。
  2. IPv6_ADDR_GEN_MODE=“EUI64” 则根据设备MAC地址来确定接口 ID。

• 有状态自动配置：需要 DHCP 服务器进行管理分配，服从 DHCPv6 协议来从 DHCPv6 服务器端租赁 IPv6 地址。

  在有状态自动配置 IPv6 地址时，DHCPv6 服务端可以通过客户端设置的 vendor class 将客户端进行分类，不同类别分配不同地址段的 IPv6 地址。在 IPv4 场景中，客户端可以直接用 dhclient的-V 选项来设置 vendor-class-identifier，DHCP 服务端在配置文件中根据 vendor-class-identifier 来对客户端进行分类处理。而 IPv6场景中，如果使用同样的方法对客户端分类，则分类并不会生效。

  dhclient -6 <interface> -V <vendor-class-identifier string> <interface>
  

  这是由于 DHCPv6 和 DHCP 协议存在较大差异，DHCPv6 的可选项中使用 vendor-class-option 替代了 DHCP 中的 vendor-class-identifier。而 dhclient 的-V 选项并不能设置 vendor-class-option。

有状态自动配置 IPv6 地址时 dhclient 设置 vendor class 方法

• 在客户端使用配置文件方式添加对 vendor class 的设置，使用方法如下：

  客户端配置文件（/etc/dhcp/dhclient6.conf），文件位置可以自定义，在使用时需要通过 dhclient -cf 选项来指定配置文件：

  option dhcp6.vendor-class code 16 = {integer 32, integer 16, string};
  interface "enp3s0" {
          send dhcp6.vendor-class <Enterprise-ID number> <vendor class string length> <vendor class string>;
  }
  

  说明：

  - 32位整型数字，企业标识号，企业通过 IANA 注册。

  - 16位整型数字，vendor class 字符串长度。

  - 要设置的 vendor class 字符串，例如：“HWHW”。

  客户端使用方法：

  dhclient -6 <interface> -cf /etc/dhcp/dhclient6.conf
  

• DHCPv6 服务端配置文件（/etc/dhcp/dhcpd6.conf），需要 dhcpd -cf 选项来指定该配置文件：

  option dhcp6.vendor-class code 16 = {integer 32, integer 16, string};
  subnet6 fc00:4:12:ffff::/64 {
          class "hw" {
                  match if substring ( option dhcp6.vendor-class, 6, 10 ) = "HWHW";
          }
          pool6 {
                  allow members of "hw";
                  range6 fc00:4:12:ffff::ff10 fc00:4:12:ffff::ff20;
          }
          pool6 {
                  allow unknown clients;
                  range6 fc00:4:12:ffff::100 fc00:4:12:ffff::120;
          }
  }
  

  说明：

  substring ( option dhcp6.vendor-class, 6, 10 ) 其中子字符串的开始位置为6，因为前面包含4个字节的和2个字节的。而子字符串的结束位置位：6+。这里 vendor class string 为“HWHW”，字符串的长度为4，所以子字符串的结束位置为 6+4=10。用户可以根据实际需要来确定及相应的。

服务端使用方法：

  dhcpd -6 -cf /etc/dhcp/dhcpd6.conf <interface>

内核支持 socket 相关系统调用

概述

IPv6 地址长度扩展到 128 比特，所以有足够的 IPv6 地址可供分配使用。同时 IPv6 头相比 IPv4 头进行了简化，并增强了 IPv6 的自动配置功能。IPv6 地址分为单播地址，组播地址和任意播地址。常用的单播地址又包含：链路本地地址（link-local address），唯一本地地址（Unique local address）和全局地址（global address）。由于 IPv6 的全局地址十分充足，唯一本地地址一般不被使用（其前身为站点本地地址（site-local address），已于 2004 年被废弃）。当前主要使用的单播地址为：链路本地地址（link-local address）和全局地址（global address）。当前内核支持 socket 系统调用，在使用单播地址的链路本地地址和全局地址时存在差异。

link-local 地址和 global 地址在 socket 调用时的差异

RFC 2553： Basic Socket Interface Extensions for IPv6 定义 sockaddr_in6 的数据结构如下；

struct sockaddr_in6 {     
    uint8_t         sin6_len;       /* length of this struct */     
    sa_family_t     sin6_family;    /* AF_INET6 */     
    in_port_t       sin6_port;      /* transport layer port # */     
    uint32_t        sin6_flowinfo;  /* IPv6 flow information */     
    struct in6_addr sin6_addr;      /* IPv6 address */     
    uint32_t        sin6_scope_id;  /* set of interfaces for a scope */ 
};

说明：

sin6_scope_id： 32 位整型，对于链路本地地址（link-local address），对于链路范围的 sin6_addr，它可以用来标识指定的接口索引号。如果是站点范围的 sin6_addr，则用来作为站点的标识符（站点本地地址已被抛弃）。

在使用 link-local 地址进行 socket 通信时，在构造目的地址时，需要制定该地址所对应的接口索引号。一般可以通过 if_nametoindex 函数将接口名转化为接口索引号。具体方式如下，

int port = 1234;
int sk_fd;
int iff_index = 0;
char iff_name[100] = "enp3s0";
char * ll_addr[100] = "fe80::123:456:789";
struct sockaddr_in6 server_addr;

memset(&server_addr,0,sizeof(structsockaddr_in6));
iff_index=if_nametoindex(iff_name);

server_addr.sin6_family=AF_INET6;
server_addr.sin6_port=htons(port);
server_addr.sin6_scope_id=iff_index;
inet_pton(AF_INET6, ll_addr, &(server_addr.sin6_addr));

sk_fd=socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
connect(sk_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in6));

IPv4 的 dhclient 守护进程持久化配置

概述

通过 NetworkManager 服务来管理网络服务时，如果接口 ifcfg- 配置文件中配置了 DHCP 方式获得IP地址，则相应地 NetworkManager 服务会拉起 dhclient 守护进程来通过 DHCP 协议方式来从 DHCP 服务器获取IP地址。

dhclient 提供了”-1”选项来决定 dhclient 进程在未获得 DHCP 服务响应时，是会不断持久化尝试请求地址还是会尝试时间超时后退出。针对IPv4的 dhclient 守护进程，可以在 ifcfg- 配置文件中设置 PERSISTENT_DHCLIENT 来决定是否设置IPv4的 dhclient 进程的持久化。

约束限制

1. 当 dhclient 进程在运行中被杀死，network 服务无法自动将其拉起，可靠性需要用户自己保障。
2. 配置了持久化选项 PERSISTENT_DHCLIENT，需要确保有相应的DHCP服务器。如果在拉起 network 时无可用 DHCP 服务器，dhclient 进程不断尝试发送请求包但无回应，则会导致 network 服务卡死直到 network 服务超时失败。由于 network 服务在拉起多个网卡的 IPv4 dhclient 进程时，是通过串行的方式来拉起的。如果有网卡配置了持久化而 DHCP 服务器没有准备好，则会导致 network 服务在给该网卡获取 IPv4 地址超时卡死，进而导致后续网卡无法获得 IPv4/IPv6 地址。

以上两种约束限制是特殊的应用场景，需要用户自己进行可靠性保障。

IPv4 DHCP和IPv6 DHCPv6 方式获取地址的配置差异

可以通过配置接口 ifcfg- 参数来分别实现 IPv4 和 IPv6，通过 DHCP/DHCPv6 协议来动态获取IP地址，具体配置说明如下；

BOOTPROTO=none|bootp|dhcp
DHCPV6C=yes|no
PERSISTENT_DHCLIENT=yes|no|1|0

• BOOTPROTO： none 表示静态配置 IPv4 地址，bootp|dhcp 则会拉起 DHCP dhclient 来动态获取 IPv4 地址。

• DHCPV6C： no 表示静态配置 IPv6 地址，yes 则会拉起 DHCPv6 dhclient 来动态获取 IPv6 地址。

• PERSISTENT_DHCLIENT：no|0 表示 IPv4 的 dhclient 进程配置为“非持久化”，当 dhclient 向 DHCP 服务器发送一次请求报文而无响应，则会间隔一段时间后退出，退出值为 2。yes|1 则表示 IPv4 的 dhclient 进程配置为“持久化”，dhclient 会向 DHCP 服务器反复发送请求报文。如果没有配置 PERSISTENT_DHCLIENT 项，则 IPv4 的 dhclient 会默认设置为“持久化”。

  说明：

  PERSISTENT_DHCLIENT 配置只针对 IPv4 生效，对 IPv6 相关 dhclient -6 进程不生效，IPv6 默认不进行持久化配置。

iproute 相关命令配置 IPv4 与 IPv6 时的差异说明

概述

由于 IPv4 和 IPv6 是两个不同的协议标准，iproute 相关命令在使用方法上存在一定的差异。本章节主要梳理 iproute 包中用户经常使用到命令在 IPv4 和 IPv6 使用方面的差异，从而可以更好地指导用户使用 iproute 包中相关命令。

IPv6 地址的生命周期

其它说明：

• preferred_lft：preferred lifetime，地址为首选状态的寿命，preferred_lft 没有到期的地址可以用于正常通信使用，若有多个 preferred 地址则按照内核具体机制选择地址。
• valid_lft： valid lifetime，地址有效的寿命，在[preferred_lft, valid_lft]时间段内该地址不能被用于新建连接，已经创建的连接继续有效。

ip link 命令

命令：

ip link set IFNAME mtu MTU

IPv6 中 PMTU 的最小值为 1280，如果 mtu 值设置小于 1280 则会导致 IPv6 地址丢失。其它设备无法 ping 通该 IPv6 地址。

ip addr 命令

1. 命令：

   ip [-6] addr add IFADDR dev IFNAME
   

   添加 IPv6 地址可以选择添加 -6 选项也可以不添加，ip addr 命令会根据具体地址类型来判断是 IPv4 地址还是 IPv6 地址。

   如果指定“-6”选项，但是 IFADDR 是 ipv4 地址则会有错误返回。

2. 命令：

   ip [-6] addr add IFADDR  dev IFNAME [home|nodad]
   

   [home|nodad] 选项只针对 IPv6 地址有效。

   • home：将该地址指定为 RFC 6275 中定义的家庭地址。（这是移动节点从家庭链路获取的地址， 是移动节点的永久地址，如果移动节点保持在相同的归属链路中，则各种实体之间的通信照常进行。）
   • nodad：配置该项（仅限IPv6）添加此地址时不执行重复地址检测 DAD（RFC 4862）。如果一台设备上多个接口通过 nodad 配置了多个相同的 IPv6 地址，则会按照接口顺序使用该 IPv6 地址。同一个接口上不能添加一个 nodad 一个非 nodad 的相同 IPv6 地址。因为两个地址是一样的，所以会报“RTNETLINK answers: File exists”。

3. 命令：

   ip [-6] addr del IFADDR dev IFNAME
   

   删除 IPv6 地址可以选择添加 -6 选项也可以不添加，ip addr del 命令会根据具体地址类型来判断是 IPv4 地址还是 IPv6 地址。

4. 命令：

   ip [-6] addr show dev IFNAME [tentative|-tentative|deprecated|-deprecated|dadfailed|-dadfailed|temporary]
   

   • 不指定 -6 选项，则会同时打印 IPv4 和 IPv6 地址。指定 -6 选项则只打印 IPv6 地址。
   • [tentative|-tentative|deprecated|-deprecated|dadfailed|-dadfailed|temporary]，这些选项只针对 IPv6，可以根据 IPv6 地址状态对地址进行筛选查看。
     1. tentative：（仅限 IPv6）仅列出尚未通过重复地址检测的地址。
     2. -tentative：（仅限 IPv6）仅列出当前未处于重复地址检测过程中的地址。
     3. deprecated：（仅限 IPv6）仅列出已弃用的地址。
     4. -deprecated：（仅限 IPv6）仅列出未弃用的地址。
     5. dadfailed：（仅限 IPv6）仅列出重复地址检测失败的地址。
     6. -dadfailed：（仅限 IPv6）仅列出未重复地址检测失败的地址。
     7. temporary：（仅限 IPv6）仅列出临时地址

ip route 命令

1. 命令：

   ip [-6] route add ROUTE [mtu lock MTU]
   

   • -6 选项：添加 IPv6 路由可以选择添加 -6 选项也可以不添加，ip route 命令会根据具体地址类型来判断是 IPv4 地址还是 IPv6 地址。
   • mtu lock MTU：锁定路由的 MTU 值。如果不锁定 MTU，则 MTU 的值则可能在 PMTUD 过程中被内核改变。如果锁定 MTU，则不会尝试 PMTUD，所有 IPv4 包都将不设置 DF 位发出，IPv6 包则会按照 MTU 进行分段处理。

2. 命令：

   ip [-6] route del ROUTE
   

   删除 IPv6 路由可以选择添加 -6 选项也可以不添加，ip route 命令会根据具体地址类型来判断是 IPv4 地址还是 IPv6 地址。

ip rule 命令

1. 命令：

   ip [-6] rule list
   

   -6 选项：设置 -6 选项打印 IPv6 的策略路由，不设置 -6 选项打印 IPv4 的策略路由。所以需要根据具体协议类型来配置 -6 选项。

2. 命令：

   ip [-6] rule [add|del] [from|to] ADDR table TABLE pref PREF
   

   -6 选项：IPv6 相关的策略路由表项需要设置 -6 选项，否则会报错：“Error: Invalid source address.”。相应地，IPv4 相关的策略路由表项不可以设置 -6 选项，否则会报错：“Error: Invalid source address.”。

NetworkManager 服务配置差异说明

概述

NetworkManager 服务使用 ifup/ifdown 的逻辑接口定义进行高级网络设置。其参数大多数都是在 /etc/sysconfig/network和/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg- 两个配置文件设置。前者为全局设置，后者为指定网卡的设置，当两者有冲突时，后者生效。

配置差异说明

其中在 /etc/sysconfig/network 下的配置差异有：

ip a add/del 192:168::18:X/64 dev DEVICE

$ActionQueueType Direct
$MainMsgQueueType Direct