邻居发现协议（NDP, Neighbor Discovery Protocol）工作在网络层，负责在链路上发现其他节点和相应的地址，并确定可用路由、维护关于可用路径和其他活动节点的可达性信息。NDP 是 IPv6 的一个基本功能。
NDP 替代了 IPv4 的 ARP，并且添加了新的功能。它的所有功能都基于 ICMPv6 报文来实现。使用组播方式发送请求报文，减少了二层网络的性能压力。
NDP 报文是在数据链路内接收和发送，因此封装 NDP 的数据包是使用 IPv6 链路本地地址，或者是链路范围内的组播地址。
NDP 定义了 5 种报文类型，且 Hop Limit 字段值都是 255 。IPv6 数据报 Hop Limit 最大值为 255，每经过一个路由器转发都会减少 1。如果收到的 NDP 报文中 Hop Limit 字段值不是 255 ，那么会丢弃这个 NDP 报文。这样不会受到非本地链路的攻击或欺骗。
| TYPE | CODE | Description |
|---|---|---|
| 133 | 0 | 路由器请求（Router Solicitation ，RS） |
| 134 | 0 | 路由器通告（Router Advertisement ，RA） |
| 135 | 0 | 邻居请求（Neighbor Solicitation ，NS） |
| 136 | 0 | 邻居通告（Neighbor Advertisement ，NA） |
| 137 | 0 | 重定向（Redirect） |
- 路由器请求报文由主机发出，用来请求链路中的路由器。
- 路由器通告报文由路由器发出，用来通告路由器的存在和链路参数，比如：链路前缀、链路 MTU ，以及跳数限制等。这些报文周期性的发送，也用于响应路由器请求报文。
- 邻居请求报文由主机发起，通过组播方式，用来请求另一台主机的 MAC 地址，也用于地址冲突检测、邻居不可达检测。
- 邻居通告报文用于响应邻居请求报文，通过单播方式。如果一个节点改变了 MAC 地址，那么它通过发送一个未请求的邻居通告报文来告知这个新地址。
- 重定向和 IPv4 中的 ICMP 用法相同。
- 路由器发现 Router Discovery，通过路由器请求报文和路由器通告报文。
- 前缀发现 Prefix Discovery，通过路由器请求报文和路由器通告报文。
- 参数发现 Parameter Discovery，通过路由器请求报文和路由器通告报文。
- 地址自动配置 Address Autoconfiguration，通过 IPv6 的链路本地地址。
- 地址解析 Address Resolution，通过邻居请求报文和邻居通告报文。
- 下一跳确定 Next-Hop Determination，通过路由器请求报文和路由器通告报文。
- 邻居不可达检测 Neighbor Unreachability Detection，通过邻居请求报文和邻居通告报文。
- 地址冲突检测 Duplicate Address Detection，通过邻居请求报文和邻居通告报文。
- 重定向 Redirect，通过重定向报文。
路由器在所在的链路上周期性发送 RA ，告知它的存在和配置的所有参数。周期性的 RA 的源地址是路由器接口的 链路本地地址，目的地址是所有节点的 组播地址（ff02::1）。
刚接入到链路的主机，需要等待一个 RA 来发现链路上的路由器和链路参数。而默认等待的时间太长。所以，主机接入到链路之后就会发送一个 RS ，这个报文的源地址可以是 未指定地址（::），也可以是主机的链路本地地址。目的地址就是所有路由器的组播地址（ff02::2），请求链路本地路由器为主机提供一些信息。
只有路由器才会监听链路本地路由器组播地址，当路由器收到 RS 时，就会发送一条 RA 作为响应。如果收到报文的源地址是链路本地地址，那么使用链路本地地址单播发送。如果源地址是未指定地址，那么会以组播方式发送给所有节点（ff02::1）。
当主机收到 RS 时，会把路由器的链路本地地址作为默认路由地址，添加到自己的路由表中。如果路由器列表有多条默认路由器条目，那么主机要给出选定默认路由器的方法。要么是整个默认路由器列表依次轮询，要么选择单台路由器作为默认路由。
主机接上链路之后会自动配置链路本地地址。
如果主机需要和链路之外的设备通信，就需要一个更大范围的地址，通常是一个 全球单播地址。有两种途径获取这类地址：有状态或无状态的地址自动配置。
RA 有一个字段可以告诉 IPv6 设备使用哪种方式配置自己的 IPv6 地址，这个字段称为 M 位。如果 M 位置位，值为 1 时，表示设备通过 DHCPv6 协议动态配置 IPv6 地址；如果 M 位不置位，值为 0 时，表示设备通过 SLAAC 来配置 IPv6 地址。
有状态地址自动配置通过 DHCPv6 服务器来分配 IPv6 地址。主机要么根据预先的配置查找 DHCPv6 服务器，要么收到字段 M 置位的路由器通告报文来获取 DHCPv6 服务器。
无状态地址自动配置（Stateless Address Autoconfiguration, SLAAC），不依赖服务器、不需要手动配置。当一台 IPv6 设备接入网络时，会发送 RS 来查询网络中是否存在路由器。IPv6 设备从收到的 RA 中获取一个或多个链路前缀，再加上之前确定的接口 ID ，就得到了一个全球唯一的 IPv6 地址。
IPv6 设备执行 SLAAC 的过程，不需要人工干预，也没有 DHCP 服务器参与，设备自行完成配置。这种机制为 IPv6 网络提供了即插即用功能。
IPv6 中没有广播，因此通过 NDP 获取目的主机 MAC 地址。IPv6 使用 目的节点组播地址 作为 NS 的目的地址。
如果目的节点是链路之外的节点，那么可以通过路由器通告报文，获取默认路由器的 MAC 地址。
如果目的节点在链路内，会先查找邻居缓存,看一下是否已经有记录。IPv6 的邻居缓存和 IPv4 的 ARP 缓存类似，记录 IP 地址和 MAC 地址的对应关系。
如果地址不在邻居缓存中，节点会发送一个 NS。目的节点收到报文后，就知道源节点的 MAC 地址，并回复 NA。
NDP 的 NA 还有另一种用法，当 IPv6 节点的 MAC 地址发生变化时，也可以在未收到 NS 的情况下，直接向本地链路发送一条目的地址为链路本地所有节点组播地址（ff02::1）的 NA ，向本地链路上其它设备通告新的 IPv6 地址和 MAC 地址的对应关系。
虽然通过 MAC 地址转换成接口 ID，大多数情况下可以保证是设备地址是唯一的，但是也可能存在重复 MAC 地址的情况，因此不管设备是如何获取地址的，都需要在使用之前进行地址冲突检测。
获取一个地址的节点会把新地址作为临时状态的地址。在地址冲突检测完成前，地址不能被使用。节点会发送 NS 报文来验证地址是否有冲突。NS 源地址是未指定地址，目的地址是新地址对应的目的节点组播地址。源节点收到 NA 后，就会知道这个地址是冲突的，并且不能使用。
验证某相邻节点是否可达时，NS 报文首部中目的地址是邻居的单播地址。
上图主机 H1 要发送数据到网络 N2，经过路由器 R1，由 R1 转发到 R2，但路由器 R1 发现 R2 与它是同一网段，这时候路由器 R1 就发送重定向报文（ND redirect）告诉主机 H1，以后发送给网络 N2 的报文直接发送给 R2。
SLAAC 有一个安全隐患：即使一台设备从一个子网转移到另一个子网，它的接口 ID 始终保持不变。那么就可以通过接口 ID 来识别用户，推断出用户的所在位置，追踪用户的活动和位置记录，暴露个人隐私信息。
这个问题可以通过 IPv6 私有地址来解决。私有地址是随机生成的接口 ID 。接口 ID 通常一天变化一次，也会在获取一个新的 IPv6 地址时改变。
但是服务器的地址不需要经常变化。跟服务器通信的节点，以及 DNS 服务器必须通过静态地址了解服务器的位置。因此，标准的无状态配置的 IPv6 地址保留“公共”地址。向服务器发送数据时，使用这个地址作为目的地址。但是服务器发送数据时，使用的是私有地址。