Part 01 背景 

2021年，工信部和中央網信辦聯合印發《IPv6流量提升三年專項行動計劃（2021-2023年）》，強調“新開通家庭寬帶、企業寬帶和專線業務應支持IPv6”，對于運營商而言，隨著IPv6的發展和演進，上到業務、內容，下到終端，都面臨一些調整，其中，終端設備能否具備IPv6的能力是完成行動計劃的關鍵因素之一。

Part 02 家庭場景的組網現狀 

對于新開通的家庭寬帶用戶，運營商將派遣工作人員安裝智能網關（光貓）完成入戶安裝及調試工作，智能網關作為寬帶的入口，其LAN側支持下掛路由器或終端設備。從相關規范來看，中國移動目前入庫的家庭網關均支持IPv6地址的獲取及分發能力，但由于家庭場景的組網存在個性化的差異，實際終端側還無法100%覆蓋IPv6能力。

圖1 “中國移動智能家庭網關技術規范”-IPv6地址管理要求

在家庭網絡中，家庭寬帶中網絡潛在場景主要有以下 5 種： 

（1）設備直連光貓，光貓為路由模式，這種場景下設備向光貓獲取 IPv4/IPv6地址；

（2）設備接入路由器，光貓為路由模式，這種場景下路由器向光貓獲取 IPv6前綴，由路由器向下掛設備分配 IPv6 地址； 

（3）設備接入路由器，光貓為橋接模式，這種場景下路由器向通過 PPPoE撥號，申請 IPv6 前綴，由路由器向下掛設備分配 IPv6 地址； 

（4）設備接入路由器，光貓為路由模式，路由器不支持 IPv6，這種場景下路由器向光貓獲取 IPv4 地址，下掛設備無法獲取 IPv6 地址； 

（5）設備接入路由器，光貓為橋接模式，路由器不支持 IPv6，這種場景下路由器通過 PPPoE 撥號獲取 IP 地址，下掛設備無法獲取 IPv6 地址。

其中場景2是最典型的家寬網絡環境，場景4和5因路由器不支持IPv6，下掛的智能家居設備無法分配到IPv6地址。因此，路由器的IPv6能力對家庭場景的IPv6推進有很大的影響。

那么，如何通過智能網關，向路由器、終端分配IPv6地址呢？這里將結合IPv6的概念來詳細說明。

Part 03 IPv6概念說明 

3.1 DHCP-PD

DHCP-PD（Prefix Delegation，前綴分配）是DHCPv6的擴展，傳統的DHCPv6將地址等網絡配置參數從服務器端傳遞給IPv6客戶主機，而DHCPv6-PD實現前綴分配，即PD服務器端將一個子網范圍的前綴地址段以及DNS等其他網絡配置信息下發給PD客戶端，這就意味PD服務器下發的是一個“子網地址段”，而不是具體可以直接供主機使用的IPv6地址。

3.2 SLAAC（IETF RFC4862）

SLAAC（Stateless Address Autoconfiguration，無狀態地址自動配置）。SLAAC技術是自動獲取IP地址的技術，在IPv6中，除了配置使用DHCPv6外，還支持使用SLAAC技術獲取IPv6地址，以達到設備即插即用的效果。

SLAAC的實現依托于NDP協議中的RS報文和RA報文。在IPv6的NDP協議中，共有五種報文，而RS報文，即Router Solicitation，路由器請求報文，RA報文，即Router Advertisement，路由器公告報文。

Part 04 家庭寬帶IPv6地址分配 

結合家庭中的組網環境，BRAS是IPv6地址的分配者，能根據設備能力和實際配置規模設置地址池大小。

圖2 家庭寬帶IPv6地址分配流程

針對家庭寬帶設備類型，BRAS通過SLAAC方式，向PC終端分配/64的IPv6地址，向家庭網關分配WAN口/64地址，LAN口/60地址。實際配置中，各省公司可根據業務發展和設備配置情況，配置地址池容量。

家庭網關下掛設備，其WAN口通過SLAAC或DHCPv6協議配置IPv6地址，具體方式視廠商實現而定。LAN口前綴在第64位和家庭網關LAN口前綴存在一些差異，相當于路由器基于/64前綴再次進行了細分，便于向下分配前綴地址，分配方式支持手動配置、SLAAC和DHCPv。

終端設備接入路由器后，通過手動配置、SLAAC或DHCPv6獲取IPv6地址。

Part 05 抓包分析  

如上所述，終端接入家庭寬帶網絡中時，涉及到了幾個重要IPv6地址的知識，通過抓包分析能清晰理解IPv6地址的分配步驟。

步驟1：終端設備剛接入家庭網絡，設備還未分配ipv6地址，因此結合終端mac地址生成一個本地鏈路地址，該地址為tentative狀態，即未經地址沖突檢測后，通過::/128發起組播，鏈路上所有的節點都會收到NS報文，實現地址沖突檢測過程。若收到其它站點回應的NA，證明該地址不可用。抓包發現確實沒有該響應包。

圖3 生成本地鏈路地址

步驟2：結合本地前綴，主機生成的本地鏈路地址fe80::818:5ed6:27bc:59bd，向路由器發起RS消息申請RA，向鏈路中所有路由器通知本地IPv6路由器需要RA；

圖4  RS請求

步驟3：從路由器反饋RA信息包括前綴、MTU、DNS服務器信息；

運營商前綴：2409:8a28:ec1:a080::/64，Valid Lifetime：7200s，Preferred Lifetime：3600s

圖5 RA響應

主機基于將反饋的RA信息，生成全局單播IPv6地址（GUA），除64位的網絡前綴之外，還需要一個64為接口ID來創建全局單播地址。

步驟4：配置后，主機需要驗證IPv6地址是唯一的，這里主機會采用一種特殊構造的多播地址發送ICMPv6鄰居請求消息，該地址稱為請求節點組播地址，復制主機最后24位，來確定地址唯一，上述過程稱為DAD（重復地址檢測）。

圖6 IPv6地址重復檢測

至此，終端設備完成IPv6地址的獲取。

Part 06 總結 

本文從實際家庭網絡環境出發，探索分析實際家庭寬帶網絡中設備的IPv6分配情況及原理，下篇將探討IPv6實際可用性和安全分析，敬請期待。