CMPv6报文格式如下图所示。ICMPv6属于OSI七层协议栈的网络层，虽然和IPv6属于同一层，但是封装时必须先封装IPv6报文头部。ICMPv6字段注释：Type:表明消息的类型，0至127表示差错报文类型，128至255表示信息报文类型。Code:表示此消息类型细分的类型。Checksum:表示ICMPv6报文的校验和。

以下是ICMPv6差错报文的类型：

1)目的不可达错误报文：在IPv6中间设备转发IPv6报文过程中，当设备发现目的地址不可达时，就会向发送报文的源地址发送ICMPv6目的不可达错误报文，同时报文中会携带引起该错误报文的具体原因。目的不可达错误报文的Type字段值为1,根据错误具体原因又可以细分为：Code=0:没有到达目标设备的路由。Code=1:与目标客户端的通信被管理策略禁止。Code=2:未指定。Code=3:目的IP地址不可达。Code=4:目的端口不可达。

2)数据包过大错误报文：在IPv6中间设备转发IPv6报文过程中，发现报文超过出接口的链路MTU时，则向发送报文的源地址发送ICMPv6数据包过大错误报文，其中携带出接口的链路MTU值。数据包过大错误报文是Path MTU发现机制的基础。数据包过大错误报文的Type字段值为2,Code字段值为0。

3)时间超时错误报文：在IPv6报文收发过程中，当设备收到Hop Limit字段值等于0的数据包，或者当设备将Hop Limit字段值减为0时，会向发送报文的源地址发送ICMPv6超时错误报文。对于分段重组报文的操作，如果超过定时时间，也会产生一个ICMPv6超时报文。

时间超时错误报文的Type字段值为3,根据错误具体原因又可以细分为：

- Code=0:在传输中超越了跳数限制。

- Code=1:分片重组超时。

参数错误报文的Type字段值为4,根据错误具体原因又可以细分为：

- Code=0:IPv6基本头或扩展头的某个字段有错误。

- Code=1:IPv6基本头或扩展头的NextHeader值不可识别。

- Code=2:扩展头中出现未知的选项。

ICMPv6信息报文主要包括回应请求报文(Echo Request)和回应应答报文(Echo Reply),这两种报文也就是通常使用的Ping6报文。可以分为以下2种：

1)回应请求报文：

回应请求报文用于发送到目标地址，以使目标地址立即发回一个回应应答报文。回应请求报文的Type字段值为128,Code字段的值为0。

2)回应应答报文：

当收到一个回应请求报文时，ICMPv6会用回应应答报文响应。回应应答报文的Type字段的值为129,Code字段的值为0。

ping6完整过程梳理如下图所示，云主机CVM1要和CVM2通信(假设CVM的IPV6地址和VPC已经按文档https://cloud.tencent.com/document/product/213/40010正常配置后检查IPV6路由和地址都正常)。从CVM1输入命令 ping6 2402:4e00:1200:2001::2020 -c 10,输出的结果如下图所示：

这是一次成功的ping6测试，但是这次ping6的细节背后您又了解多少？接下来我们主要是按OSI协议栈来剖析整个ping6的工作过程以及整个过程会用到哪些相关报文。

Step1:ICMPv6创建一个56字节的回应请求；

Step2:ICMPv6在56字节的请求数据基础上加上ICMPv6头部；回应请求报文的Type字段值为128,Code字段的值为0,然后交给IPv6协议封装；

Step3:IPv6协议在ICMPv6基础上增加IPv6头部(网络层封装)。

封装的源IPv6地址是接口网卡v6地址：2402:4e00:1200:2002::2011

封装的目标IPv6地址：2402:4e00:1200:2001::2020

Step 4:根据目标IPv6地址和本地网段前缀做对比，发现目标地址不属于本地网段2402:4e00:1200:2002::/64。只能查路由表进行跨网段路由，查找路由表发现没有匹配的明细路由，最终只能选择默认路由：:/0进行转发。

Step 5:通过默认路由找到可以通过网卡eth0进行转发，但是需要数据链路层封装成功后才能从网卡转发出去。数据链路层封装的源MAC就是出接口eth0的MAC地址，目标MAC地址要从ip -6 neigh 表(类似IPv4的ARP表)中查询到。这里并没有学习到目标IPv6地址2402:4e00:1200:2001::2020对应的MAC地址，导致无法进行数据链路层封装。

Step 6:为了学习到目标地址2402:4e00:1200:2001::2020对应的MAC地址，首先发送NS报文：Type字段值为135,Code字段值为0,在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP请求报文。

1)被请求节点组播IPv6地址FF02::1:FF00:2020如何生成？

IPv6中没有广播地址，也不使用ARP。但是仍然需要从IP地址解析到MAC地址的功能。在IPv6中，这个功能通过邻居请求NS(Neighbor Solicitation)报文完成。当一个节点需要解析某个IPv6地址对应的MAC地址时，会发送NS报文，该报文的目的IP就是需要解析的IPv6地址对应的被请求节点组播地址；只有具有该组播地址的节点会检查处理。被请求节点组播地址由前缀FF02::1:FF00:0/104和目标单播地址的最后24位组成。由于目标单播地址是2402:4e00:1200:2001::2020,所以生成的被请求节点组播地址是：FF02::1:FF00:2020。

2)被请求节点组播MAC地址33:33:ff:00:20:20如何生成？

组播MAC地址48bit的前24bit默认固定是33:33:ff,后半部分是被请求节点组播地址的后24bit,所以生成的组播MAC地址是33:33:ff:00:20:20。

以下是重构后的内容：

CVM1发送的NS请求报文给到虚拟网关路由器，虚拟网关路由器收到NS报文后查看路由表匹配到路由2402:4e00:1200:2001::/64,代理目标地址回复一个NA报文，Type字段值为136,Code字段值为0。在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP应答报文。

IPv6地址解析示意图：(ICMPv6的NS和NA报文取代了ARP解析功能)

学习到目标地址2402:4e00:1200:2001::2020对应的MAC地址是fe:ee:1e:1b:cb:e0。学习到的MAC存入到IPV6邻居表中。

回到Step5,有了目标IPv6地址2402:4e00:1200:2001::2020对应的MAC地址可以进行数据链路层封装，然后从网卡eth0发出第一个ICMPv6的回应请求报文。

从第一个NS到第一个ICMPv6回应请求的发出顺序如下(CVM1的网卡抓包):

Step9,该回应请求报文到达虚拟网关路由器A后查路由表找到对应的overlay网络隧道(这里的虚拟网关和overlay网络暂不展开，通常会在腾讯云华北技术沙龙的VPC网络详解中解释),转发到目标虚拟网关路由器B,然后由虚拟网关路由器B转发给CVM2的eth0网卡。

CVM2的网卡eth0收到回应请求报文后通过二层帧头的type字段，确认递交给IPv6协议处理。

IPv6协议处理头部，检查目标IP正确，检查下一个协议头部类型是ICMPv6。

当收到一个回应请求报文时，ICMPv6会用回应应答报文响应。回应应答报文的Type字段的值为129,Code字段的值为0。CVM2按同样的方式去查路由表封装网络层报文，按Step5到Step7解析到MAC后，查ipv6 邻居表封装数据链路层的目的MAC。具体CVM2从收到第一个回应请求报文到发出第一个回应应答报文顺序如下：

NS报文：

NA报文：

学习到MAC后发送回应应答报文：

Step13,该回应应答报文到达虚拟网关路由器B后查路由表找到对应的overlay网络隧道转发到目标虚拟网关路由器A,然后由虚拟网关路由器A转发给CVM1的eth0网卡。

CVM1和CVM2以及虚拟路由器A和B都已经缓存了对应IPv6地址的MAC,后续封装无效再发送NS与NA,直接数据链路层封装后路由转发即可。

请查看以下内容重构：

CVM1的10个完整的ping6报文截图如下：

CVM2的10个完整的ping6报文截图如下：

CVM1成功完成ping6的截图如下：

至此，一次完整的ping6过程已经结束。同样的道理，其他协议报文也存在类似的封装和解封装过程。希望本文能为大家带来帮助。