如何在Linux中检测IPv6地址冲突

我了解到，在IPv6下IP地址冲突是极其罕见的。大多数子网至少有64位，这意味着真正随机碰撞的风险可以忽略不计。

然而，在某些情况下，真实的熵源非常有限（或损坏），风险会显著上升。我曾读到，在分配IP地址时，主机应使用邻居发现协议来检查该地址是否存在，如果存在则拒绝使用。

所以我的问题是：Linux在这种情况下会怎么做？如果我有一个软件想要向主机添加一个IP，该软件如何发现该IP已被占用？例如，使用ip命令行工具？

这个问题有两个角度让我不甚明了，导致我不愿依赖“在我的机器上可行”的方法来寻找答案：

语法的稳定性和输出的解析。
时序问题以及需要等待多长时间。

答案 1

内核在每次向接口添加IPv6地址时都会自动执行重复地址检测。程序无需做任何特殊操作来激活DAD。

如果我有一个软件想要向主机添加一个IP，该软件如何发现该IP已被占用。例如使用ip命令行工具？

方法与添加IP地址相同：

如果程序使用Netlink（rtnl）——大多数Linux网络工具都是如此——那么在添加rtnl_addr对象后，它可以获取（RTM_GETADDR）同一个对象并检查其IFA_FLAGS：

存在IFA_F_TENTATIVE意味着它仍在进行重复地址检测（实际上，除非启用了乐观DAD，否则内核不允许你使用它），
IFA_F_DADFAILED意味着DAD完成并发现冲突（tentative标志也可能仍然存在），
两个标志都不存在意味着DAD完成且未发现冲突。

程序不需要等待特定时间。内核的DAD代码已经有必要的计时器（这可能根据内核是否启用optimistic_dad或enhanced_dad而有所不同）。程序只需要持续检查（例如每秒一次），直到“tentative”标志消失或“dadfailed”标志出现，以先发生者为准。Netlink还提供变更通知（如ip monitor addr中所示），因此程序会自动在每次其标志更改时接收到地址对象，而无需任何轮询间隔。

如果程序使用ip命令行工具，那么首先，它应该停止使用ip命令行工具，开始使用为机器设计的接口，即Netlink。但如果这不可能，那么程序应使用ip -json来查询地址，将输出解析为JSON，并使用与Netlink相同的逻辑（即等待直到.tentative消失和/或.dadfailed出现）。

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ip -j -6 addr ls mlx0 | jq '.[].addr_info[] | {local, tentative, dadfailed}'

iproute2的ip命令行工具本身使用Netlink，所以它本身没有问题——它可以访问所有相同的信息，并且你可以手动运行它以检查相同的标志。但它首先是供人类使用的接口。

如果程序在没有-json选项的平台上使用ip命令行工具（可能是因为它是古老的iproute2版本，或者是Busybox的仿制品），那么很抱歉，这已经属于“在我的计算机上可行”的领域了。

如果程序使用旧的Linux 2.4时代的IPv6特定ioctl和/proc/net接口，那么据我所知，它无法获得此信息，应该移植到Netlink——尽管即使是ip -json也已经是升级了。（这特别包括net-tools的ifconfig，因为还没有人将其移植到现代Linux 2.6的方式。请避免使用net-tools。）

答案 2

我曾读到，在分配IP时，主机应使用邻居发现协议来检查IP是否存在并拒绝使用它。

是的，IPv6重复地址检测。基本上，你向一个特殊地址发送一个ICMPv6数据包，将:: IPv6作为源地址，然后你会得到稍后可以查询的信息（例如通过ip neighbor）。但是：常见的连接建立工具会为你做这件事；例如，如果你用ip address add添加一个地址，你的系统将执行DAD，如果检测到冲突，分配将失败。（不过，你可以手动禁用此功能。）ip addr add --help是你的朋友 :)

评论：你能说得更具体点吗？当你说“IP地址分配将失败”时，命令会返回非零值/错误输出，还是我需要用另一个命令来检查？这确实是问题的关键。

回复：你试过吗？这真的可以在你的机器上无风险地尝试，一个接口可以有任意数量的IP地址，你可以尝试添加一个现有邻居的IP地址）。在你尝试添加冲突地址后，检查ip addr show的内容！

回复：正如所说，你让Linux对它运行DAD，并检查ip addr show的输出。这就是你的做法。（你也可以使用ip以外的其他用户空间工具读取接口地址属性，但这并不比读取ip更好。）

回复：（根据我现在阅读的RFC 2462，DAD不是幂等的：纯发送请求数据包会改变其他节点可能考虑的可用地址。因此，没有“无害的探测”。你真的应该在之后使用你请求的地址。）