CN108848100A - 一种有状态IPv6地址生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种有状态IPv6地址生成方法及装置，其中，方法包括：接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。本发明实施例解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，通过扩展RA报文的选项字段，为无状态的SLAAC地址分配方式增加IPv6地址状态信息，从而更安全有效地管理网络接入用户。

Description

一种有状态IPv6地址生成方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及互联网技术领域，具体涉及一种有状态IPv6地址生成方法及装置。

背景技术

随着互联网的日益发展，各种联网设备数量与日俱增，原有的32位IP(网络之间互连的协议)地址逐渐耗尽，已无法满足上网用户的需求。IPv6(网际协议版本6)协议将IP地址的长度扩展到128位，能有效满足现在及将来用户与设备的联网需求。现有的IPv6地址分配方式主要有两种：DHCPv6与SLAAC(无状态地址自动配置)。DHCPv6属于有状态地址分配方式，由DHCP(动态主机配置协议)服务器维护每一个分配出去的IP地址的状态信息；SLAAC属于无状态地址分配方式，主机通过RA(Router Advertisement，路由器广播)报文获取到网络前缀信息，并利用该前缀信息自动生成一个完整的IPv6地址，网络并不需要存储与维护这种地址的状态信息。

在现有的网络应用场景中，维护IPv6地址的状态信息，对于网络用户的认证、溯源、计费、管理等功能具有重要的现实意义，也是运营商的实际需求。然而，出于操作简单等原因，目前一些主流的操作系统(例如安卓Android系统)只支持以SLAAC的方式获取IPv6地址，并不支持以DHCPv6的方式动态分配有状态地址，这对网络的管理带来了很大的不便，同时也对网络安全造成了一定的威胁。

鉴于此，如何解决IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种有状态IPv6地址生成方法及装置。

第一方面，本发明实施例提出一种有状态IPv6地址生成方法，应用于RA服务器，包括：

接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；

将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；

将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

可选地，所述SPIO选项为基于PIO的格式新定义的选项，所述SPIO选项中的字段包括：选项类型Type、选项长度Length、路由前缀长度Prefix Length、保留位R、路由前缀更新标志位U、嵌入的状态信息位的长度Status Length、有状态前缀在线的有效时间ValidLifetime、通过有状态前缀生成的IPv6地址处于优先状态的有效时间PreferredLifetime、保留字段Reserved和有状态前缀Stateful Prefix。

可选地，在接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文之前，所述方法还包括：

接收第一RA报文，所述第一RA报文是由汇聚交换机屏蔽并转发的路由器发出的与地址分配和更新有关的RA报文；

根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配。

可选地，在根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配之后，所述方法还包括：

对已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime、PreferredLifetime、U和路由前缀进行维护，包括：

当已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime小于预设第一阈值或者已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Preferred Lifetime小于预设第二阈值时，向所述主机发送有状态的第三RA报文，以使所述主机更新相应地址的有效或优先时间状态；

当网络路由前缀发生变化时，将新的路由前缀封装在第四RA报文的SPIO选项中，并将U设置为第一值，将所述第四RA报文广播给网络中的所有主机，以使网络中的所有主机只更新地址的路由前缀而不改变地址原有的状态位和接口ID信息；

在主机更新操作完成后，更新本地数据库中维护的有状态前缀。

第二方面，本发明实施例提出一种有状态IPv6地址生成方法，应用于接入网络的主机，包括：

通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；

接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；

从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；

根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

可选地，所述根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址，包括：

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中任意一地址匹配时，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值，U为第二值表示不更新路由前缀，则更新当前匹配的地址中除了路由前缀之外的其他信息，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的U为第一值，U为第一值表示只更新路由前缀，则更新当前接口的地址列表中所有地址的路由前缀；

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中的地址不匹配，且所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值时，生成新的有状态IPv6地址，包括：

判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀长度Prefix Length是否为128；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀作为生成的全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length不是128位，则判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与嵌入的状态信息位的长度Status Length之和是否为128位；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀和状态信息拼接生成全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和不是128位，则利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测，如果拼接生成的128位IPv6地址重复，则返回所述利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测的步骤，直至拼接生成的128位IPv6地址不重复，将本次拼接生成的128位IPv6地址作为全局唯一的IPv6单播地址。

第三方面，本发明实施例还提出一种有状态IPv6地址生成装置，应用于RA服务器，包括：

第一接收模块，用于接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；

封装模块，用于将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；

第一发送模块，用于将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

第四方面，本发明实施例还提出一种有状态IPv6地址生成装置，应用于接入网络的主机，包括：

第二发送模块，用于通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；

第二接收模块，用于接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；

获取模块，用于从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；

生成模块，用于根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

第五方面，本发明实施例还提出一种电子设备，包括：第一处理器、第一存储器、第一总线及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的计算机程序；

其中，所述第一处理器，第一存储器通过所述第一总线完成相互间的通信；

所述第一处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的方法。

第六方面，本发明实施例还提出一种电子设备，包括：第二处理器、第二存储器、第二总线及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的计算机程序；

其中，所述第二处理器，第二存储器通过所述第二总线完成相互间的通信；

所述第二处理器执行所述计算机程序时实现如上述第二方面所述的方法。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的一种有状态IPv6地址生成方法及装置，通过接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文，将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息，将第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址，由此，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，可通过扩展RA报文的Option(选项)字段，为无状态的SLAAC地址分配方式增加IPv6地址状态信息，从而更安全有效地管理网络接入用户。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例利用的有状态前缀分配网络拓扑示意图；

图3为本发明实施例生成的有状态IPv6地址的格式示意图；

图4为本发明实施例提供的SPIO格式示意图；

图5为本发明实施例提供的有状态前缀Stateful Prefix的典型格式示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成方法的流程示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成装置的结构示意图；

图8为本发明另一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成装置的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的电子设备的实体结构示意图；

图10为本发明另一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成方法的流程示意图，应用于RA服务器，如图1所示，本实施例的有状态IPv6地址生成方法，包括：

S1、接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS(Router Solicitation，路由器请求)请求报文。

需要说明的是，本发明实施例利用的有状态前缀分配网络拓扑可以参考图2，接入网络的主机通过汇聚交换机分别与RA服务器和路由器相连。

S2、将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO(Stateful Prefix Information Option，有状态前缀信息选项)选项中，并记录相应的状态信息。

S3、将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

可以理解的是，本实施例中生成的全局唯一的IPv6单播地址为有状态IPv6地址，其格式可以参考图3，有状态IPv6地址由三部分组成：路由前缀，状态信息，接口ID(标识)。其中，路由前缀用于主机的路由选择；状态信息用于地址管理；接口ID表示主机当前接口的标识。其中，路由前缀和状态信息由网络生成，并封装在扩展的第二RA报文中传递给主机。

可以理解的是，RA(Router Advertisement，路由器广播)和RS(RouterSolicitation，路由器请求)是主机与网络建立连接配置的一种方法。

本实施例的有状态IPv6地址生成方法，通过接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文，将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息，将第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址，由此，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，可通过扩展RA报文的Option(选项)字段，为无状态的SLAAC地址分配方式增加IPv6地址状态信息，从而更安全有效地管理网络接入用户。

在现有网络场景下，大多数路由器都支持RA报文的发送，如果让路由器作有状态前缀的分配，会增加路由器维护状态信息的成本与开销。本实施例在网络中使用单独的RA服务器作有状态地址前缀的分配与管理，这样可避免对路由器的修改，而且可对网络作灵活管控。

进一步地，RFC4861为RA定义了三种选项(Option)字段：Source link-layeraddress(源链路层地址)、MTU(最大传输单元)和Prefix Information(前缀信息)。其中Prefix Information Option(前缀信息选项，PIO)封装了IPv6地址前缀的信息。本发明基于PIO格式，定义一个新的选项：Stateful Prefix Information Option(有状态前缀信息选项，SPIO)，用该SPIO选项封装带有状态信息的IPv6地址前缀，即路由前缀和状态信息。SPIO格式可以参考图4，所述SPIO选项中的字段可以包括：选项类型Type、选项长度Length、路由前缀长度Prefix Length、保留位R、路由前缀更新标志位U、嵌入的状态信息位的长度Status Length(Status Len.)、有状态前缀在线的有效时间Valid Lifetime、通过有状态前缀生成的IPv6地址处于优先状态的有效时间Preferred Lifetime、保留字段Reserved和有状态前缀Stateful Prefix。其中：

Type为8-bit标志位，表示选项的类型。RFC标准中已经定义过的type类型值有[1，5]，SPIO的类型标志可以从[6，254]里面选择1个；

Length为8-bit无符号整数，表示整个选项的长度，以8字节为单位；

Prefix Length为8-bit无符号整数，表示路由前缀长度，即Stateful Prefix(有状态前缀)字段中的前多少位用来作路由前缀，取值范围为[0，128]；

R为1-bit的保留位，暂不使用，它必须被发送方初始化为0；

U为1-bit路由前缀更新标志位，当U设置为第一值时表示该前缀只用来作路由前缀的更新，即接收方收到此报文时，只更新地址的路由前缀，当U设置为第二值时表示不更新路由前缀(即可更新地址中除了路由前缀之外的其他信息)。具体地，第一值可以为1，第二值可以为0。

Status Length为6-bit无符号整数，表示嵌入的状态信息位的长度，取值范围为[0,64]，当Prefix Length设置为128时，Status Length必须设置为0；

Valid Lifetime为32-bit无符号整数，表示有状态前缀在线的有效时间，单位为秒，设置为0xffffffff时表示永久有效；

Preferred Lifetime为32-bit无符号整数，表示通过该有状态前缀生成的IPv6地址处于优先状态的有效时间，单位为秒，设置为0xffffffff时表示永久有效，该值的大小不能超过Valid Lifetime字段值的大小。

Reserved为保留字段，暂不使用，它必须被发送方初始化为0；

Stateful Prefix表示有状态前缀，即一个带有状态信息的IPv6地址前缀或IPv6地址，它包含三部分信息：Prefix Length位的路由前缀、Status Length位的状态信息以及剩余位数的保留字段。一个典型的Stateful Prefix如图5所示。

进一步地，在上述实施例的基础上，在所述步骤S1之前，本实施例所述方法还可以包括图中未示出的步骤Q1-Q2：

Q1、接收第一RA报文，所述第一RA报文是由汇聚交换机屏蔽并转发的路由器发出的与地址分配和更新有关的RA报文。

Q2、根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配。

进一步地，在所述步骤Q2根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配之后，本实施例所述方法还可以包括图中未示出的步骤Q3：

Q3、对已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime、PreferredLifetime、U和路由前缀进行维护，具体可以包括：

当已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime小于预设第一阈值或者已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Preferred Lifetime小于预设第二阈值时，向所述主机发送有状态的第三RA报文，以使所述主机更新相应地址的有效或优先时间状态；

当网络路由前缀发生变化时，将新的路由前缀封装在第四RA报文的SPIO选项中，并将U设置为第一值，将所述第四RA报文广播给网络中的所有主机，以使网络中的所有主机只更新地址的路由前缀而不改变地址原有的状态位和接口ID信息；

在主机更新操作完成后，更新本地数据库中维护的有状态前缀。

本实施例的有状态IPv6地址生成方法，应用于RA服务器，通过扩展RA报文的Option(选项)字段，为无状态的SLAAC地址分配方式增加IPv6地址状态信息，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，能够更安全有效地管理网络接入用户。

图6示出了本发明一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成方法的流程示意图，应用于接入网络的主机，如图6所示，本实施例的有状态IPv6地址生成方法，包括：

P1、通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文。

需要说明的是，本发明实施例利用的有状态前缀分配网络拓扑可以参考图2，接入网络的主机通过汇聚交换机分别与RA服务器和路由器相连。

P2、接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀。

P3、从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀。

P4、根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

可以理解的是，本实施例中生成的全局唯一的IPv6单播地址为有状态IPv6地址，其格式可以参考图3，有状态IPv6地址由三部分组成：路由前缀，状态信息，接口ID(标识)。其中，路由前缀用于主机的路由选择；状态信息用于地址管理；接口ID表示主机当前接口的标识。其中，路由前缀和状态信息由网络生成，并封装在扩展的第二RA报文中传递给主机。

可以理解的是，RA(Router Advertisement，路由器广播)和RS(RouterSolicitation，路由器请求)是主机与网络建立连接配置的一种方法。

本实施例中是SPIO选项可以参考上述图1所示实施例中的说明以及图4，此处不再赘述。

本实施例的有状态IPv6地址生成方法，通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文，接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀，从第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址，由此，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，生成了全局唯一的有状态IPv6单播地址，能够更安全有效地管理网络接入用户。

进一步地，在上述实施例的基础上，所述步骤P4可以包括：

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中任意一地址匹配时，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值，U为第二值表示不更新路由前缀(即可更新地址中除了路由前缀之外的其他信息)，则更新当前匹配的地址中除了路由前缀之外的其他信息，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的U为第一值，U为第一值表示只更新路由前缀，则更新当前接口的地址列表中所有地址的路由前缀；

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中的地址不匹配，且所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值时，生成新的有状态IPv6地址，包括：

判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀长度Prefix Length是否为128；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀作为生成的全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length不是128位，则判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与嵌入的状态信息位的长度Status Length之和是否为128位；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀和状态信息拼接生成全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和不是128位，则利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测，如果拼接生成的128位IPv6地址重复，则返回所述利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测的步骤，直至拼接生成的128位IPv6地址不重复，将本次拼接生成的128位IPv6地址作为全局唯一的IPv6单播地址。

在具体应用中，所述第一值可以为1，所述第二值可以为0。

在具体应用中，接口ID的生成算法有多种，本实施例并不对其进行限制，如EUI-64、随机生成等，可以利用接口的MAC(媒体访问控制)地址与哈希函数生成接口ID，即：接口ID＝Hash(接口MAC，随机数)。这样可以生成随机变长的接口ID。

本实施例的有状态IPv6地址生成方法，应用于接入网络的主机，能够解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，生成了全局唯一的有状态IPv6单播地址，能够更安全有效地管理网络接入用户。

图7示出了本发明一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成装置的结构示意图，应用于RA服务器，如图7所示，本实施例的有状态IPv6地址生成装置，包括：第一接收模块71、封装模块72和第一发送模块73；其中：

所述第一接收模块71，用于接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；

所述封装模块72，用于将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；

所述第一发送模块73，用于将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

具体地，所述第一接收模块71接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；所述封装模块72将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；所述第一发送模块73将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

需要说明的是，本发明实施例利用的有状态前缀分配网络拓扑可以参考图2，接入网络的主机通过汇聚交换机分别与RA服务器和路由器相连。

可以理解的是，本实施例中生成的全局唯一的IPv6单播地址为有状态IPv6地址，其格式可以参考图3，有状态IPv6地址由三部分组成：路由前缀，状态信息，接口ID(标识)。其中，路由前缀用于主机的路由选择；状态信息用于地址管理；接口ID表示主机当前接口的标识。其中，路由前缀和状态信息由网络生成，并封装在扩展的第二RA报文中传递给主机。

本实施例的有状态IPv6地址生成装置，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，可通过扩展RA报文的Option(选项)字段，为无状态的SLAAC地址分配方式增加IPv6地址状态信息，从而更安全有效地管理网络接入用户。

在现有网络场景下，大多数路由器都支持RA报文的发送，如果让路由器作有状态前缀的分配，会增加路由器维护状态信息的成本与开销。本实施例在网络中使用单独的RA服务器作有状态地址前缀的分配与管理，这样可避免对路由器的修改，而且可对网络作灵活管控。

本实施例的有状态IPv6地址生成装置，可以用于执行前述图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图8示出了本发明另一实施例提供的一种有状态IPv6地址生成装置的结构示意图，应用于接入网络的主机，如图8所示，本实施例的有状态IPv6地址生成装置，包括：第二发送模块81、第二接收模块82、获取模块83和生成模块84；其中：

所述第二发送模块81，用于通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；

所述第二接收模块82，用于接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；

所述获取模块83，用于从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；

所述生成模块84，用于根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

具体地，所述第二发送模块81通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；所述第二接收模块82接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；所述获取模块83从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；所述生成模块84根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

需要说明的是，本发明实施例利用的有状态前缀分配网络拓扑可以参考图2，接入网络的主机通过汇聚交换机分别与RA服务器和路由器相连。

可以理解的是，本实施例中生成的全局唯一的IPv6单播地址为有状态IPv6地址，其格式可以参考图3，有状态IPv6地址由三部分组成：路由前缀，状态信息，接口ID(标识)。其中，路由前缀用于主机的路由选择；状态信息用于地址管理；接口ID表示主机当前接口的标识。其中，路由前缀和状态信息由网络生成，并封装在扩展的第二RA报文中传递给主机。

本实施例的有状态IPv6地址生成装置，应用于接入网络的主机，解决了IPv6无状态地址自动分配给网络管理带来的不便的问题，生成了全局唯一的有状态IPv6单播地址，能够更安全有效地管理网络接入用户。

本实施例的有状态IPv6地址生成装置，可以用于执行前述图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图9示出了本发明一实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：第一处理器901、第一存储器902、第一总线903及存储在第一存储器902上并可在第一处理器901上运行的计算机程序；

其中，所述第一处理器901和第一存储器902通过所述第一总线903完成相互间的通信；

所述第一处理器901执行所述计算机程序时实现图1所示方法实施例所提供的方法，例如包括：接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图1所示方法实施例所提供的方法，例如包括：接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

图10示出了本发明另一实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：第二处理器1001、第二存储器1002、第二总线1003及存储在第二存储器1002上并可在第二处理器1001上运行的计算机程序；

其中，所述第二处理器1001和第二存储器1002通过所述第二总线1003完成相互间的通信；

所述第二处理器1001执行所述计算机程序时实现图6所示方法实施例所提供的方法，例如包括：通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图6所示方法实施例所提供的方法，例如包括：通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置/系统。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种有状态IPv6地址生成方法，应用于RA服务器，其特征在于，包括：

接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；

将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；

将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SPIO选项为基于PIO的格式新定义的选项，所述SPIO选项中的字段包括：选项类型Type、选项长度Length、路由前缀长度PrefixLength、保留位R、路由前缀更新标志位U、嵌入的状态信息位的长度Status Length、有状态前缀在线的有效时间Valid Lifetime、通过有状态前缀生成的IPv6地址处于优先状态的有效时间Preferred Lifetime、保留字段Reserved和有状态前缀Stateful Prefix。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文之前，所述方法还包括：

接收第一RA报文，所述第一RA报文是由汇聚交换机屏蔽并转发的路由器发出的与地址分配和更新有关的RA报文；

根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据所述第一RA报文，进行带有状态信息的IPv6地址前缀的分配之后，所述方法还包括：

对已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime、Preferred Lifetime、U和路由前缀进行维护，包括：

当已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Valid Lifetime小于预设第一阈值或者已分配的有状态信息的IPv6地址前缀的Preferred Lifetime小于预设第二阈值时，向所述主机发送有状态的第三RA报文，以使所述主机更新相应地址的有效或优先时间状态；

当网络路由前缀发生变化时，将新的路由前缀封装在第四RA报文的SPIO选项中，并将U设置为第一值，将所述第四RA报文广播给网络中的所有主机，以使网络中的所有主机只更新地址的路由前缀而不改变地址原有的状态位和接口ID信息；

在主机更新操作完成后，更新本地数据库中维护的有状态前缀。

5.一种有状态IPv6地址生成方法，应用于接入网络的主机，其特征在于，包括：

通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；

接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；

从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；

根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址，包括：

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中任意一地址匹配时，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值，U为第二值表示不更新路由前缀，则更新当前匹配的地址中除了路由前缀之外的其他信息，若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的U为第一值，U为第一值表示只更新路由前缀，则更新当前接口的地址列表中所有地址的路由前缀；

当所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀与主机当前接口的地址列表中的地址不匹配，且所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀更新标志位U为第二值时，生成新的有状态IPv6地址，包括：

判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀长度Prefix Length是否为128；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀作为生成的全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length不是128位，则判断所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与嵌入的状态信息位的长度StatusLength之和是否为128位；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和为128位，则直接将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀和状态信息拼接生成全局唯一的IPv6单播地址；

若所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的Prefix Length与Status Length之和不是128位，则利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测，如果拼接生成的128位IPv6地址重复，则返回所述利用接口ID的生成算法生成接口ID，将所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀中的路由前缀、状态信息以及生成的接口ID拼接生成128位IPv6地址并作重复地址检测的步骤，直至拼接生成的128位IPv6地址不重复，将本次拼接生成的128位IPv6地址作为全局唯一的IPv6单播地址。

7.一种有状态IPv6地址生成装置，应用于RA服务器，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于接收接入网络的主机通过汇聚交换机发送的RS请求报文；

封装模块，用于将带有状态信息的IPv6地址前缀封装在第二RA报文的有状态前缀信息SPIO选项中，并记录相应的状态信息；

第一发送模块，用于将所述第二RA报文以单播或广播的方式发送给主机，以使所述主机从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀，根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

8.一种有状态IPv6地址生成装置，应用于接入网络的主机，其特征在于，包括：

第二发送模块，用于通过汇聚交换机向RA服务器发送RS请求报文；

第二接收模块，用于接收RA服务器以单播或广播的方式发送的第二RA报文，其中，所述第二RA报文的SPIO选项中封装有带有状态信息的IPv6地址前缀；

获取模块，用于从所述第二RA报文的SPIO选项中获取带有状态信息的IPv6地址前缀；

生成模块，用于根据所获取的带有状态信息的IPv6地址前缀，生成全局唯一的IPv6单播地址。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：第一处理器、第一存储器、第一总线及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的计算机程序；

其中，所述第一处理器，第一存储器通过所述第一总线完成相互间的通信；

所述第一处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：第二处理器、第二存储器、第二总线及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的计算机程序；

其中，所述第二处理器，第二存储器通过所述第二总线完成相互间的通信；

所述第二处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5或6所述的方法。