Ipv6 control message что это

Обновлено: 14.10.2024

Введение: Добрый день или вечер, или даже ночь дорогие хабравчане. В данной статье продолжим изучать особенности протокола IPv6 и его отличия от IPv4. В данной статье будет минимальное количество теории и максимальное количество настройки. Начнем с настройки DHCPV6 и рассмотрим особенности работы этого протокола на основе протокола IPv6, также посмотрим на то, как настраиваются протокола динамической маршрутизации на основе IPv6. Оборудования для настройки выберем Cisco (в третей части Juniper).

IPV6 — это весело. Часть 1

Также хотелось поблагодарить всех пользователей, которые комментируют, задают вопросы. Задавая некоторые неудобные вопросы вы заставляете меня снова лезть в книжки, что-то повторять, что-то лучше осваивать и отвечать на ваши вопросы. Также каждый из вас может повлиять на выпуск следующей части. Не бойтесь задавать вопросы, если что-то не ясно.

Настройка протокола DHCPV6
Настройка статических маршрутов
Настройка протоколов динамической маршрутизации (RIPng,EIGRP,OSPF,IS-IS,BGP)
Настройка ACL ( Расширенные именованные листы)
VRRP v3,
Настройка IPv6 ICMP ограничение по скорости
Dual IPv4 and IPv6 Protocol Stacks

По просьбам трудящихся, прежде всего хотелось выразить свое мнение относительно IPv6 и подвести некий итог написанного в предыдущей главе. Разберу по пунктам:

В IPv6 нету Broadcast, ARP.
Broadcast частично заменили Multicast адреса и адреса Link Local (читайте предыдущую статью). ARP протокол заменен протоколом NDP;
В IPv6 нет технологии NAT, которая есть в IPv4. Смело спорьте с тем, кто скажет обратное. Экономия адресов в IPv6 не используется, адресов хватит на всех. Уровень безопасности, который обеспечивает NAT в технологии IPv4, заменен адресами Unique Local (читайте предыдущую статью), но нельзя забывать, что безопасность должны обеспечивать межсетевые экраны – это их функция. Название Nat64 которое можете встретить в литературе про IPv6, идет речь о совместном использовании технологии IPv6, IPv4 (читайте предыдущую статью);
По моим ощущениям, осталось 3-4 года для полного перехода на IPv6. По моим представлениям переход будет параллелен;
Благодаря Link Local адресам сетевые устройства могут общаться в пределах одного локального канала и только в пределах его;
Появилась фича которая называется: «проверка уникальности IPv6 адреса». Используется в DHCPV6, полный процесс будет описан чуть ниже. Суть ее в том, что после назначения ip-адреса устройству он посылает icmp запрос, destination выбирает данный ему адрес, если приходит ответ — то его адрес не уникален и нужно получать новый IPv6 адрес;
Появились адреса anycast (читать статью). В сети могут существовать несколько хостов с абсолютно идентичными IPv6-адресами. Вариант использования я выявил один, в случае, когда находятся три балансировщика около сервера. Им дается один и тот же адрес, который называется anycast. Принцип работы балансировщика пояснять не буду, так как это не тема статьи;
Вендоры, такие как Cisco или Juniper, полностью готовы к переходу на IPv6, дело остается за операторами связи и ИТ-компаниями.

Ошибки свойственны человеку, но для нечеловеческих ляпов нужен компьютер. (Paul Ehrlich)

IPv6-маршрутизация не включена по умолчанию. Чтобы маршрутизатор работал как IPv6-маршрутизатор, необходимо использовать команду глобальной конфигурации ipv6 unicast-routing.

Компьютер позволяет нам совершать ошибки гораздо быстрее, чем любые другие изобретения человечества: за исключением, пожалуй, текилы и оружия. (Mitch Radcliffe)

Принцип работы SLACC + DHCPV6 без отслеживание состояния

Существует для способа создания PC1 собственного уникального IID:

EUI-64, генерация случайным образом.

Этот процесс является частью процесса обнаружения соседних устройств ICMPv6 и известен как обнаружение адресов-дубликатов (DAD).

Утверждать, что Java хорош тем, что работает на всех ОС, — то же самое, что утверждать, что анальный секс хорош тем, что подходит к любому полу. (Alanna)

Создание языка программирования — это как прогулка по парку. По парку Юрского периода. (Larry Wall)

Программы — это как секс: гораздо лучше, когда бесплатно. (Linus Torvalds)

Настройка DHCPV6 пула

Настройка параметров пула

Если отладка — процесс удаления ошибок, то программирование должно быть процессом их внесения. (Edsger W. Dijkstra)

2) Настройка статических маршрутов в IPv6

2) Настройка рекурсивного статического маршрута

Название сети – next-hop.В данном примере разные сети next-hop один и тот же.
3) Настройка напрямую подключнного статического маршрута

Настройка полностью заданного статического маршрута IPv6

5)настройка маршрутов по умолчанию

Настройка суммарного IPv6-адреса

Если бы McDonalds разрабатывал ПО, один из сотни биг-маков был бы отравлен, а администрация отвечала бы: «В качестве извинения примите купон на два бесплатных биг-мака». (Mark Minasi)

3) Настройка динамической маршрутизации в IPv6
Ripng

передать маршрут по умолчанию

все это может выглядеть следующем образом-

6) Настройка IPv6 ICMP ограничение по скорости

7) Dual IPv4 and IPv6 Protocol Stacks

Учитывая печальное состояние современных компьютерных программ, разработку ПО до сих пор можно считать искусством, а не научной дисциплиной. (Bill Clinton)

Вот и подошла вторая часть к концу. Кто слушал — молодец. Из написанной статьи я понял одно: для настройки BGP, IS-IS нужно писать отдельные статьи. В целом настройка ipv6 не сильно отличается от ipv4, местами получается даже проще. В третьей части я опишу настройку протоколов на основе оборудования Juniper networks. Она, по сути, будет довольно короткой, поэтому оставляйте свои комментарии под статьей. Повторюсь, ваша критика, вопросы или пожелания могут повлиять на написании новой статьи. Всем удачи.

Основные отличия протоколов IPv4 и IPv6

Как уже было сказано, ключевым недостатком протокола четвертой версии TCP/IPv4 является ограниченная масштабируемость уникальных адресов, присваиваемых для идентификации в сетях взаимодействия. Для создания ip-адресов на уровне программных записей используется 32-х битная система в формате 0.0.0.0 – 255.255.255.255. При построении локальных подсетей вводится дополнительный атрибут «маска подсети», записываемая после символа «/». В результате даже крупные ЛВС, объединенные в Ethernet, чаще всего имеют один публичный ip-адрес, выдаваемый провайдером и закрепленный на уровне шлюза (маршрутизатора). Самостоятельный обмен данными на уровне отдельных устройств частной подсети с выходом в паблик-интернет требует сложного администрирования. Для решения задач маршрутизации, требующих получения статических IP-адресов, понадобятся дополнительные финансовые затраты.

С целью упрощения записи адреса в протоколе IPv6 используется вариант сжатия кода, когда смежные последовательности нулевых блоков заменяются парами символов двоеточия. Например, адрес групповой рассылки FFEA:0:0:0:0:CA28:1012:4254 в сжатой форме будет представлен в укороченном виде FFEA::CA28:1012:4254. Данный механизм упрощает процесс записи, хранения и обработки кода.

По правилам протокола IPv6 назначение сетевых адресов происходит автоматически и уникализируется за счет идентификации на уровне MAC-адреса конкретной единицы оборудования, для которой необходим выход в публичную сеть. Другими словами, каждый домашний компьютер, смартфон, холодильник или стиральная машина с функцией подключения к внешним устройствам получает собственный «белый» ip-адрес для коннекта с другими хостами через интернет. Доступна также произвольная генерация кодов путем администрирования с использованием маршрутизаторов.

Впечатляет минимальный диапазон адресов подсети, получаемых пользователем при подключении по протоколу IPv6. Например, при использовании маски подсети «/128» получаем более 2 56 адресов.

Спорным является вопрос отличия в скорости передачи трафика по каждому из протоколов. По умолчанию технология протокола IPv6 обеспечивает большую скорость обработки трафика на уровне отдельного оборудования сети в целом. Использование NAT в протоколе IPv4, который обеспечивает трансляцию адресов абонентов и хранение в памяти информации об установленных соединениях, приводит к большой загрузке оборудования. Поэтому в моменты пиковой нагрузки каждый пользователь отмечает резкое падение скорости соединения.

В протоколе IPv6 не применяется обязательная обработка пакетов и отслеживание уже открытых соединений при маршрутизации доступа к хостам. Отсутствие необходимости трансляции значительно снижает ресурсную нагрузку на сетевые устройства. Для пользователя это означает выравнивание скорости интернет-соединения. Провайдеры в такой ситуации могут использовать менее ресурсоемкое, а значит, более дешевое оборудование.

Внедрение протокола TCP/IPv6

Несмотря на долгую историю разработки, которая берет начало в 1992 году, тестирование нового протокола состоялось одномоментно 8 июня 2011 года в Международный день IPv6. Эксперимент прошел удачно и предоставил возможность для выработки рекомендаций по дальнейшему совершенствованию данной технологии, ее массовому внедрению.

Первой компанией, внедрившей в 2008 году стандарт протокола IPv6 на постоянной основе, стал Google. Тестирование проводилось в течение четырех лет, было признано успешным. 6 июня 2012 года состоялся Всемирный запуск IPv6. Сегодня мировые лидеры в производстве сетевого оборудования Cisco и D-Link применяют данный сетевой стандарт в своих маршрутизаторах на базовом уровне. В мобильных сетях стандарта LTE поддержка протокола IPv6 является обязательной. IT-компании Google, Facebook, Microsoft и Yahoo используют IPv6 на своих основных web-ресурсах. Протокол получает все большее распространение в корпоративных сетях и при домашнем использовании.

Согласно исследованиям Google, на начало 2020 года доля IPv6 в общемировом сетевом трафике составляла около 30%. В России данный показатель значительно ниже, он составляет приблизительно 4,5% всего трафика. В то же время все большее количество отечественных регистраторов доменов и хостинг-провайдеров переводят свои DNS-серверы на протокол IPv6.

Протокол IPv6: что это такое и как он работает

Протокол сетевого взаимодействия TCP/IPv4 используется для передачи зашифрованных данных в сети интернет и локальных подсетях уже более тридцати лет. На его основании создается и поддерживается уникальная адресация сетевого оборудования (узлов). Еще в начале 90-х годов прошлого века был определен основной недостаток данного протокола – ограничение по количеству возможных ip-адресов, которое не может превысить 4,23 миллиарда. В результате была разработана новая система протоколирования сетевого взаимодействия – интернет-протокол IPv6 (Internet Protocol version 6). Однако массовый переход на более прогрессивную технологию обусловлен некоторыми сложностями. Хотя, например, в Соединенных Штатах уже более половины пользователей применяют именно протокол IPv6.

Сложности перехода

Возникает резонный вопрос: если протокол TCP/IPv6 обладает таким количеством преимуществ по сравнению с предшественником, почему бы просто не перейти на него всем миром? Основное препятствие лежит в сфере финансов и временных параметров. Для полномасштабного использования новой технологии требуются серьезные инвестиции в программно-техническую модернизацию компьютерного парка всех провайдеров.

Использование динамических ip-адресов по протоколу IPv4 позволяет временно сдерживать проблему нехватки уникальных сетевых идентификаторов. Другими словами, проблемы администрирования локальных сетей перекладываются на конечных пользователей, которые вынуждены настраивать сложные схемы маршрутизации подсетей и покупать дополнительные ip-адреса. В то же время рост количества конечных сетевых устройств происходит очень быстро. Внедрение технологий прямой коммуникации даже с обычными бытовыми приборами через интернет требует новых подходов в построении архитектуры их взаимодействия. В связи с этим повсеместный переход на использование стека протокола TCP/IPv6 неизбежен.

Дополнительные преимущества протокола IPv6

По сравнению с четвертой версией, в протоколе TCP/IPv6 реализован ряд дополнительных функциональных возможностей:

используется более простой заголовок, из него исключены несущественные параметры, что снижает нагрузку на маршрутизаторы при обработке сетевых запросов;

более высокий уровень обеспечения безопасности, аутентификации и конфиденциальности, которые положены в основу данной технологии;

в протоколе реализована функция Quality of Service (QoS), позволяющая определять чувствительные к задержке пакеты;

при передаче широковещательных пакетов используются многоадресные группы;

для реализации технологии мультивещания в IPv6 задействовано встроенное адресное пространство FF00::/8;

для повышения безопасности используется поддержка стандарта шифрования IPsec, который позволяет шифровать данные без необходимости какой-либо поддержки со стороны прикладного ПО.

В настоящее время эксперты ведут дискуссии на предмет обеспечения безопасности данных в случае гибридного применения двух протоколов. Провайдеры выстраивают IPv6-туннели для предоставления пользователям IPv4 доступа к высокоуровневому контенту. Применение данной технологии увеличивает риски хакерских атак. Функция автоконфигурации, когда устройства самостоятельно генерируют IP-адрес на основе MAC-адреса оборудования, может быть использована для незаконного отслеживания конфиденциальных данных пользователей.

Основы IPv6

Пост является кратким конспектом Wiki, TechNet'а, FreeBSD'шного handbook'a, Serverfault'a, множества RFC и документов IANA, а также курсов от Специалист.Ру для сотрудников Яндекса.

Пост можно рассматривать как копилку ссылок по актуальной на 2012 год спецификации IPv6. Однако он никак не описывает возможные способы установки IPv6 соединения с интернетом и не привязан к какой-либо определённой ОС.
Учтите, что прочтение данной хабрастатьи займёт у вас не более получаса, однако крайне рекомендуется ознакомиться со всеми приведёнными в статье ссылками… Последнее может занять несколько недель.

Prerequisites

Хоть статья и называется «Основы IPv6» она всё-таки подразумевает наличие базовых знаний о IP сетях и хотя бы небольшой практический опыт работы с IPv6, в противном случае хабрастатья будет даваться очень не легко.
Так же рекомендуется к прочтению документ Implementing IPv6 Addressing and Basic Connectivity от Cisco.
Ещё стоит заметить, что приведённые на википедию ссылки зачастую более примечательны разделом References нежели своим содержанием.

IPv6 Адреса

Анатомия IPv6 адресов

В первой версии этого хабрапоста тут было много текста, но с того момента на википедии выросла отличная статья: IPv6 Address.

Маски подсетей

Маски теперь задаются только /prefix'ами (CIDR), классовой адресации и стандартной decimal dotted нотации в IPv6 нет. Так же теперь первый и последний адрес сети не являются зарезервированными под идентификатор сети и broadcast соответственно.

Выделение IPv6 адресов

Типы адресов и их префиксы

::/128 - Unspecified — не должен принадлежать ни одной ноде в сети;
::/0 - Default route ;
::1/128 - Loopback ;
fe80::/10 - Link-Local — адреса уникальные на линке. Создание IPv6 link-local адреса из префикса fe80:: и MAC адреса сетевой карты, как и многое другое описано в презентации от Microsoft и в документе Introduction to IP Version 6, также процедура создания модифицированного EUI-64 идентификатора на пальцах разъяснена в Приложении А RFC4291);
fec0::/10 - Site-Local — устарели судя по RFC3879;
fc00::/7 - Unique Site-Local — пришли на замену Site-Local в RFC4193. В данный момент разбит на две части: fc00::/8 и fd00::/8. Уникальные в пределах организации, не роутящиеся в интернет адреса. Однако могут роутиться внутри site'a и между site'ами;
ff00::/8 - Multicast — о мультикасте подробнее расскажу чуть ниже. Полный список мультикаст адресов можно посмотреть тут: IANA IPv6 Multicast Addresses;
::0000/96 - IPv4-Compatible IPv6 Address — устарели;
::ffff/96 - IPv4-Mapped IPv6 Address — Адреса предназначенные в основногм для Socket API. Более подробно их назначение описано в RFC4038. Прочтение этого RFC будет полезно программистам которые собираются писать Dual-Stack приложения;

Виды трафика

Unicast — Старый добрый юникаст;
Multicast — Мультикаст теперь необходимое расширение, а не опциональное как в IPv4. IGMP был заменён на MLD (Multicast Listener Discovery). А процедура получения глобального мультикаст префикса стала тривиальной — теперь при получении /64 префикса провайдер автоматически получает 4.2 миллиарда глобальных мультикаст групп. Процедура подробно описана в RFC3306, а также дополнена внедрением адреса RP прямо в IPv6 адрес в RFC3956. Получение глобального мультикаст префикса для IPv4 и IPv6 описано в RFC6308. Стоит также заметить, что в IPv4 Multicast link-layer префикс был 01:00:5e, в IPv6 он стал 33:33:ff (посмотреть список групп для интерфейсов во FreeBSD можно через ifmcstat или же через ip maddr в Linux);
Anycast — Такой же anycast как и в IPv4. Этот тип адреса обычно анонсируется протоколом динамической маршрутизации (например BGP), сразу из нескольких мест. Это обеспечивает оптимальный, с точки зрения протокола маршрутизации, роутинг;
Broadcast — в IPv6 broadcast'а не существует. В место него можно использовать All Nodes Address. Пакеты посланные на него будут рассылаться только на хосты с настроенным IPv6 адресом (при включеном MLD snooping'е); Также часть протоколов раньше использовавших Broadcast в IPv6-версии всёже обзавелись собственной multicast группой;

Address Scope

В IPv6 появилось такое понятие как Scope, он же Zone ID терминологии Microsoft. На самом деле оно было и в IPv4, однако не было задано явно: сети 10/8, 172.16/12 и 192.168/16 яркие тому примеры.

В случае Unicast/Anycast адресов приминимо следующее:
У каждого IPv6 enabled интерфейса есть свой Link-local адрес. Его scope, внезапно, local. Эти адреса уникальны в пределах линка, но не обязаны быть актуальными в пределах одного хоста. Так, например, VLAN созданный на интерфейсе будет иметь такой же link-local адрес, что и родительский интерфейс (так как без использования IPv6 Privacy Extensions он будет генериться из тогоже Link Layer адреса). Для того, чтобы явно указать интерфейс которому принадлежит IPv6 адрес нужно или указывать в ручную интерфейс для исходящих пакетов или использовать специальный суффикс при записи адреса: %ИндексИнтерфейса в Windows (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%3) или %ИмяИнтерфейса в *BSD/Linux (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%em0).
В случае Multicast адресов scope указан в последних четырёх битах вторго октета IPv6 адреса: ff0s:: и может быть interface-local, link-local, admin-local, site-local, organization-local или же global.
Дополнительно стоит ознакомиться с RFC4007 IPv6 Scoped Address Architecture

Жизненный цикл IPv6 адреса

Возможны следующие state'ы IPv6 адреса на протяжении его жизненного цикла:

Tentative — Адрес ещё проверяется на уникальность;
Valid — Траффик на этот адрес будет получатся хостом, делится на 2 подсостояния:
- Prefered state — Основное состояние, неограниченное использование адреса;
- Deprecated state — Адрес ещё можно использовать для старых соединений, но нельзя создавать новые соединения;
IPv6 Пакет

Заголовок IPv6 пакета
- Фиксированный размер заголовка;
- Отсутствует Checksum заголовка, соответственно, его не надо проверять, а также пересчитывать для каждого пакета при изменении ~~TTL~~ Hop Limit. Так как checksum больше нет, то вся ответственность за целостность информации должна лежать на протоколе более низкого уровня, так например у Ethernet фреймов есть свой честный CRC32. Так же у UDP пакетов наличие checksum теперь обязательно и UDP/IPv6 пакеты с Checksum 0000 будут просто отбрасываться принимающим хостом;
- Сам TTL теперь именуется Hop Limit (скорее всего потому, что раньше одним из условий у роутера было уменьшать TTL на один каждую секунду прибывания пакета в очереди, поэтому и TIME-to-live). В связи с последним трендом с повсеместным введением MPLS/TE стоит заметить, что при прохождении IP-пакета через MPLS облако его TTL/HopLimit может не и меняется;
- Роутеры теперь не занимаются фрагментацией пакетов. Хосты должны сами проводить Path MTU discovery и разбивать пакеты. Минимальный MTU теперь равен 1280.
- Были добавлены Метки потоков, служат для разгрузки роутеров, более точной приоритезации трафика и балансировки. Более подробно можно почитать в RFC6437 — IPv6 Flow Label Specification. До сих пор ходят баталии об использовании этого поля IPv6 заголовка на практике. Эпик-треды можно почитать в RFC6294 — Survey of Proposed Use Cases for the IPv6 Flow Label, RFC6436 — Rationale for Update to the IPv6 Flow Label Specification и RFC6438 — Using the IPv6 Flow Label for Equal Cost Multipath Routing and Link Aggregation in Tunnels. Единственная операционная система(из протестированных нами) которая на выставляет по умолчению flow label'ы это FreeBSD;
- Изначально(в obsoleted RFC1883) поле Traffic Class называлось Priority и занимало 4 бита, а flow label был 24 бита. В RFC2460 они стали 8 и 20 бит соответственно. Если кому интересна никрофилия можно почитать остальные Historical notes на вики;
- Поддержка IPSec теперь является обязательной;
Extension Headers
- Hop-by-Hop Options — любой роутер на пути следования пакета должен просматривать только IPv6 заголовок, все остальные заголовки предназначены эксклюзивно для получателя пакета. Однако Hop-By-Hop заголовок является исключением — его просматривают все роутеры и если он есть, то должен идти сразу за IPv6 заголовком.
- Routing — RFC5095 отменяет Type 0 Routing Headers, которые содержат в своём определении DoS уязвимость (ещё серьёзнее нежели source routing в IPv4). Подробнее тема безопасности в IPv6 обсуждается в RFC4942 и в презентации Security Implications of IPv6.
- Fragment — Заголовок фрагментированного пакета. Как я уже упоминал, роутеры больше не занимаются фрагментацией, так что отправитель сам должен позаботится об оптимальном размере пакета, иначе получит Packet too big от одного из роутеров на пути. Кстати, MTU для работы IPv6 не должен быть менее 1280.
- Destination Options — Опции предназначенные только получателю.
- Authentication — RFC4302
- Encapsulating Security Payload — RFC4303
IPv6 Протоколы

ICMPv6

ICMP в IPv6 был заменён на ICMPv6. О ICMPv6 можно прочитать в RFC4443 Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification.
Сам по себе ICMPv6 довольно прост, однако на его основе сделано множество довольно не тривиальных протоколов, о которых мы поговорим чуть ниже.

MLD

NDP

Автоконфигурация

Zeroconf

Как уже было упомянуто выше, хосты умеют автоматически генерировать себе IPv6 link-local адрес из адреса канального уровня. Так что без какой либо настройки любой IPv6-enabled хост подключённый к сети выдаёт сам себе адрес сетевого уровня.
В IPv4 эта технология использует зарезервированный IPv4 диапазон 169.254/16. Подробно технология описана в RFC3927 Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (Заметьте, что этот RFC вышел после IPv6'ого 2462).

Stateful

В IPv4 автоконфигурация возможна только с использованием DHCP сервера. В IPv6 эту возможность оставили: можно конфигурировать сеть с помощью DHCPv6 сервера и клиента. Однако, поддержка со стороны вендоров DHCPv6 пока не блещет, так например, dhclient во FreeBSD из коробки не умеет IPv6.

Stateless
- Stateless определение адреса возможно только при наличии роутера/ротеров рассылающего RA;
- Каждый роутер имеет приоритет: high/medium/low. Операционная система должна его учитывать при выборе default route;
- RFC6106 — IPv6 Router Advertisement Options for DNS Configuration объясняет как встраивать адреса DNS-серверов прямо в RA, что позволяет избавиться от использования DHCPv6 для этого дела. Однако это поддерживается не всеми вендорами;
- Генерировать IPv6 адрес используя свой link-layer не очень безопасно с точки зрения privacy. Ваши перемещения по миру а иногда и модель оборудования будет доступна всему интернету. Решение проблемы было описано в RFC4941 — Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6. Все современные операционные системы поддерживают Privacy Extensions;
Комбинированая

Могут использоваться одновременно оба вида автоконфигурации, например stateless для получения IPv6 префикса и stateful для получения адресов DNS-серверов и/или других параметров, которые нельзя передать с помощью Router Advertisement.

DNS

Этому моменту в документации по IPv6 уделено достаточно мало внимания, однако судя по количеству RFC на эту тему, изменения колоссальны.
Для полноценной поддержки IPv6 в DNS систему было введено множество изменений (RFC3152, RFC3226, RFC3363) и всё равно остаётся некоторое количество нерешённых проблем — RFC4472.
Некоторое время даже существовало два стандарта для описания IPv6 адресов в DNS: A6 и AAAA, плюсы и минусы каждого из них описаны в RFC3364. Если вкратце, то A6 предоставляет большую гибкость и меньшую зависимость зоны от префикса, а AAAA являются лишь частным случаем A6 с длинной префикса 0. A6 в последствии был переведён в статус Experimental в RFC3363 — Representing Internet Protocol version 6 (IPv6) Addresses in the Domain Name System (DNS)
Для минимальной поддержки IPv6 требуется только одна AAAA запись. Также может потребоваться наличие PTR записи. Обратные DNS записи для IPv6 выглядят ужасающе. Так, например, обратка для адреса 4321:0:1:2:3:4:567:89ab будет выглядеть как b.a.9.8.7.6.5.0.4.0.0.0.3.0.0.0.2.0.0.0.1.0.0.0.0.0.0.0.1.2.3.4.IP6.ARPA. . Это зрелище не для слабонервных, однако, это скорее всего сподвигнет людей к автоматической генерации обраток. Для ручной генерации я бы рекомендовал sipcalc с ключом -r или что-либо аналогичное.

Прочее

Протоколы более высокого уровня

Часть протоколов, использующих адрес сетевого уровня в своей работе требовали внесения в них определённых изменением для того, чтобы начать работать по IPv6. Ярким примером такого протокола является FTP.

Тунелирование IPv6 трафика поверх IPv4 сетей

Mobile IPv6

Про него не знаю нечего, так что просто оставлю это здесь: Mobile IP.

IPv6 адрес как хранилище информации

Согласитесь 128бит — это огромный простор для фантазии. Существует множество технологий которые пытаются использовать эти самые 128бит. От кодирования туда IPv4 адреса и криптографических сигнатур до определения растояний между нодами (тут кстати даже мы думали в этом направлении, но пока присмтриваемся к ALTO: Application-Layer Traffic Optimization (ALTO) Problem Statement).

Socket API

Хабратопик описывает IPv6 с точки зрения NOC / системного администратора, но не с точки зрения программиста. Если кому-то интересны особенности программирования под IPv6, то рекомендую обратиться к RFC3493 — Basic Socket Interface Extensions for IPv6 и книжке IPv6 Network Programming

IPV6 — это весело. Часть 1

Возникла у меня идея познакомить публику Хабра с IPv6 и настройкой протоколов на основе этого замечательного и еще плохо изученного сетевыми специалистами протокола. Для этих целей я остановлюсь на двух основных вендорах, это Juniper и Cisco. Моя статья будет состоять из трех частей. В первой части я соберу всю самую скучную, но очень нужную теорию. Рассмотрим поля протокола ipv6, принципы работы, разбиение на подсети и поставлю себе задачу, как можно больше акцентировать внимание на отличии его от любимого IPv4.

Ну что же, начнем, и начнем мы с плана.

• Заголовок IPv6 в сравнении с IPv4
• Представление IPv6-адресов
• Типы совместного использование протоколов IPv4 и IPv6
• Типы адресов
• Разбиение на подсети

Введение

Программисты постоянно соревнуются со Вселенной: они пытаются создать всё более идиотоустойчивые программы, а Вселенная создаёт всё более совершенных идиотов. Пока что Вселенная побеждает. (Rich Cook)

Заголовок IPv6 в сравнении с IPv4

Одним из основных конструктивных улучшений протокола IPv6 по сравнению с IPv4 является упрощённый заголовок IPv6. Заголовок IPv4 состоит из 20 октетов (до 60 байт, если используется поле «Параметры») и 12 основных полей заголовка, не учитывая поля «Параметры» и «Заполнитель». Заголовок IPv6 состоит из 40 октетов (главным образом из-за длины адресов IPv6 источника и назначения) и 8 полей заголовков (3 основных поля заголовков IPv4 и 5 дополнительных полей). Кроме того, в IPv6 добавлено новое поле, которое не используется в протоколе IPv4. Упрощённый заголовок IPv6 предлагает ряд преимуществ по сравнению с IPv4: повышенная эффективность маршрутизации для масштабируемости производительности и скорости пересылки; не требуется обработка контрольных сумм; упрощённые и более эффективные механизмы заголовков расширений (в отличие от поля «Параметры» в IPv4); поле «Метка потока» предназначена для обработки по потокам без необходимости открывать транспортный внутренний пакет для определения различных потоков трафика. В заголовке пакета IPv6 используются следующие поля:

Версия: поле, содержащее 4-битное двоичное значение, которое определяет версию IP-пакета. Для пакетов IPv6 в этом поле всегда указано значение 0110.

Метка потока: 20-битное поле, предоставляющее специальную службу для приложений реального времени. Используя это поле, маршрутизаторам и коммутаторам передается информация о необходимости поддерживать один и тот же путь для потока пакетов, что поможет избежать их переупорядочивания.

Длина полезной нагрузки: 16-битное поле, соответствующее полю «Общая длина» в заголовке IPv4. Оно определяет размер всего пакета (фрагмента), включая заголовок и дополнительные расширения.

"

Основная проблема программистов состоит в том, что их ошибки невозможно предугадать. (Seymour Cray)

Представление IPv6-адресов

Длина IPv6-адресов составляет 128 бит, написанных в виде строки шестнадцатеричных значений.бита представлены одной шестнадцатеричной цифрой, причём общее количество шестнадцатеричных значений равно 32. Примеров перевода из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную и десятичную в данной статье не будет. Любой уважающий себя сетевой специалист должен уметь в уме переводить из разных систем счисления, ведь не за красивые глазки сетевые специалисты получают деньги — и не маленькие.

Опишем два важных правила для правильного представления IPv6 адресов.

1) Правило номер 1:
Первое правила для сокращения записи IPv6-адресов — пропуск всех ведущих 0 в шестнадцатеричной записи. Например:
01AB можно представить как 1AB
09F0 можно представить как 9F0
0A00 можно представить как A00
00AB можно представить как AB

Это правило применяется только к ведущим нулям, а НЕ к последующим, иначе адрес будет записан неясно. Например, шестнадцатеричное число «ABC» может быть представлено как «0ABC» или «ABC0».

2) Правило номер 2:
Второе правила для сокращения записи адресов IPv6 заключается в том, что двойное двоеточие (::) может заменить любую единую, смежную строку одного или нескольких 16-битных сегментов (хекстетов), состоящих из нулей. Двойное двоеточие (::) может использоваться в адресе только один раз.

Неверный адрес:
2001:0DB8::ABCD::1234

Возможные расширения неоднозначно записанных сжатых адресов:
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:1234
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:0000:1234
2001:0DB8:0000:ABCD::1234
2001:0DB8:0000:0000:ABCD::1234

Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)

Типы совместного использование протоколов IPv4 и IPv6

Двойной стек: двойной стек позволяет протоколам IPv4 и IPv6 сосуществовать в одной сети. Устройства с двойным стеком одновременно работают с протокольными стеками IPv4 и IPv6 (рисунок прилагается):

Туннелирование — это способ транспортировки IPv6-пакетов через IPv4-сеть. IPv6-пакет инкапсулируется внутри IPv4-пакета, как и другие типы данных

Преобразование — преобразование сетевых адресов 64 (NAT64) позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с устройствами под управлением IPv4 с помощью метода преобразования, похожего на метод преобразования из NAT для IPv4. IPv6-пакет преобразовывается в пакет IPv4-пакет и наоборот.

Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)

Типы IPv6- адресов

Существует три типа IPv6–адресов:

Unicast (индивидуальный) – Служит для определения интерфейса на устройстве под управлением протокола IPv6

Multicast (Групповой) – Используется для отправки пакетов по нескольким адресам назначения (Заменил собой Broadcast адрес, имеется IPv6- адрес для всех узловБкоторый дает аналогичный результат.)

Anycast (Произвольный) – Любой индивидуальный адрес, который может быть назначен нескольким устройствам. Пакет, отправляемый на адрес произвольной рассылки, направляется к ближайшему устройству с этим адресом.

Для ознакомления с типами адресов нам понадобится следующая информация: префикс, или сетевая часть адреса IPv4, может быть обозначен маской подсети в десятичном формате с разделительными точками или длиной префикса (запись с наклонной чертой). Например, IP-адрес 192.170.6.11 с маской подсети в десятичном формате с разделительными точками 255.255.255.0 эквивалентен записи 192.170.6.11/24.

Протокол IPv6 использует длину префикса для обозначения части префикса адреса. IPv6 не использует для маски подсети десятичное представление с разделительными точками. Длина префикса обозначает сетевую часть IPv6-адреса с помощью адреса или длины IPv6-префикса.Диапазон длины префикса может составлять от 0 до 128. Традиционная длина IPv6-префикса для локальных и других типов сетей — /64. Это означает, что длина префикса, или сетевая часть адреса, составляет 64 бита, а оставшиеся 64 бита остаются для идентификатора интерфейса (узловой части) адреса.

Образование в сфере компьютерных технологий точно так же не сделает из вас отличного программиста, как изучение кистей и красок не сделает вас прекрасным художником. (Eric Raymond)

Unicast IPv6 адреса

Unicast адрес служит для определения интерфейса устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, который отправляется на unicast адрес, будет получен интерфейсом, присвоенным для этого адреса. Как и в случае с протоколом IPv4, IPv6-адрес должен быть индивидуальным.

Существует шесть типов Unicast адресов:

Global unicast адрес
Global unicast адрес мало чем отличается от публичного IPv4-адреса. Эти адреса, к которым можно проложить маршрут по Интернету, являются уникальными по всему миру. Глобальные индивидуальные адреса могут быть настроены статически или присвоены динамически.

Link-local
Local IPv6-адрес канала позволяет устройству обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 по одному и тому же каналу и только по данному каналу (подсети). Пакеты с локальным адресом канала источника или назначения не могут быть направлены за пределы того канала, в котором пакет создаётся. В отличие от локальных IPv4-адресов канала, локальные адреса канала IPv6 играют важную роль в различных аспектах сети. Глобальный индивидуальный адрес не обязателен. Однако для содержания локального адреса канала необходим сетевой интерфейс под управлением протокола IPv6. Если локальный адрес канала не настроен вручную на интерфейсе, устройство автоматически создаёт собственный адрес, не обращаясь к DHCP-серверу. Узлы под управлением IPv6 создают локальный IPv6-адрес канала даже в том случае, если устройству не был назначен глобальный IPv6-адрес. Это позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 в одной подсети, в том числе со шлюзом по умолчанию (маршрутизатором). Локальные IPv6-адреса канала находятся в диапазоне FE80::/10. /10

Loopback
Loopback-адрес используется узлом для отправки пакета самому себе и не может быть назначен физическому интерфейсу. Как и на loopback-адрес IPv4, для проверки настроек TCP/IP на локальном узле можно послать эхо-запрос на loopback-адрес IPv6. Loopback-адрес IPv6 состоит из нулей, за исключением последнего бита, который выглядит как ::1/128 или просто ::1 в сжатом формате.

Unspecified address
Неопределённый адрес состоит из нулей и в сжатом формате представлен как ::/128 или просто :: Он не может быть назначен интерфейсу и используется только в качестве адреса источника в IPv6-пакете. Неопределённый адрес используется в качестве адреса источника, когда устройству еще не назначен постоянный IPv6-адрес или когда источник пакета не относится к месту назначения.

Unique local
Unique local — IPv6-адреса имеют некоторые общие особенности с частными адресами RFC 1918 для IPv4, но при этом между ними имеются и значительные различия. Уникальные локальные адреса используются для локальной адресации в пределах узла или между ограниченным количеством узлов. Эти адреса не следует маршрутизировать в глобальном протоколе IPv6. Уникальные локальные адреса находятся в диапазоне от FC00::/7 до FDFF::/7.В случае с IPv4 частные адреса объединены с преобразованием сетевых портов и адресов (NAT/PAT) для обеспечения преобразования адресов из частных в публичные. Это делается из-за недостатка адресного пространства IPv4. На многих сайтах также используют частный характер адресов RFC 1918, чтобы обеспечить безопасность или защитить сеть от потенциальных угроз. Однако такая мера никогда не была целью использования данных технологий, и организация IETF всегда рекомендовала предпринимать правильные меры предосторожности при работе маршрутизатора в Интернете. Хотя протокол IPv6 обеспечивает особую адресацию для сайтов, он не предназначен для того, чтобы скрывать внутренние устройства под управлением IPv6 от Интернета IPv6. IETF рекомендует ограничивать доступ к устройствам с помощью наилучших мер безопасности

IPv4 embedded
Последними из рассматриваемых типов индивидуальных адресов являются встроенные IPv4-адреса. Использование этих адресов способствует переходу с протокола IPv4 на IPv6.

Global unicast адрес
Global unicast IPv6-адреса уникальны по всему миру и доступны для маршрутизации через Интернет IPv6. Эти адреса эквивалентны публичным IPv4-адресам. В настоящее время назначаются только глобальные индивидуальные адреса с первыми тремя битами 001 или 2000::/3. Это лишь 1/8 от всего доступного адресного пространства IPv6. Адрес 2001:0DB8::/32 был зарезервирован для документации, в том числе для использования в примерах.

Глобальный индивидуальный адрес состоит из трёх частей:
Префикс глобальной маршрутизации — Префикс глобальной маршрутизации — это префиксальная или сетевая часть адреса, назначаемая интернет-провайдером заказчику или узлу. В настоящее время /48 является префиксом глобальной маршрутизации, который в настоящее время интернет-регистраторы назначают своим заказчикам — корпоративным сетям и индивидуальным пользователям. Этого адресного пространства более чем достаточно для большинства заказчиков.
Идентификатор подсети — Идентификатор подсети используется организациями для обозначения подсетей в каждом узле.
Идентификатор интерфейса — Идентификатор IPv6-интерфейса эквивалентен узловой части адреса IPv4-адреса. Термин «идентификатор интерфейса» используется в том случае, когда один узел может иметь несколько интерфейсов, каждый из которых обладает одним или более IPv6-адресами.

В мире нет такого языка программирования, на котором разработчики не смогли бы написать плохую программу. (Larry Flon)

Multicast IPv6

Мало чем отличаются от multicast IPv4-адресов. Как вы помните, multicast адрес используется для отправки одного пакета по одному или нескольким назначениям (группе мультивещания). Multicast IPv6-адреса имеют префикс FF00::/8. Multicast адреса могут быть только адресами назначения, а не адресами источника. Существует два типа:

1) групповые IPv6-адреса:
2) присвоенный групповой адрес;

1) Групповой адрес запрошенного узла. Присвоенные групповые адреса зарезервированы для заданных групп устройств. Присвоенный групповой адрес — это один адрес, используемый для осуществления связи с группой устройств, работающих на одном протоколе или сервисе. Присвоенные групповые адреса используются вместе с конкретными протоколами, например с протоколом DHCPv6.

Рассмотрим две распространённые группы присвоенных групповых IPv6-адресов.

Группа мультивещания для всех узлов FF02::1 — Это группа мультивещания, к которой подключены все устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-интерфейсами в канале или сети. Эта группа адресов работает так же, как широковещательный адрес в протоколе IPv4.
Группа мультивещания для всех маршрутизаторов FF02::2 — Это группа мультивещания, к которой подключены все IPv6-маршрутизаторы. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-маршрутизаторами в канале или сети.

Групповой адрес запрашиваемого узла — это адрес, который соответствует только 24 битам глобального индивидуального IPv6-адреса устройства. Обрабатывать эти пакеты должны только те устройства, которые имеют аналогичные 24 бита в наименее значащей, крайней правой части идентификатора интерфейса.

2) Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся автоматически при назначении глобального индивидуального адреса или локального адреса канала. Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся посредством объединения специального префикса FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104 с крайними правыми 24 битами его индивидуального адреса.

Групповой адрес запрашиваемого узла состоит из 2 частей.

Если отладка — процесс удаления ошибок, то программирование должно быть процессом их внесения. (Edsger W. Dijkstra)

Разбиение на подсети

Разбиение IPv6-сети на подсети подразумевает использование другого подхода, чем разбиение на подсети IPv4-сети. Пространство IPv6-адресов разбивается не с целью экономии адресов, а для обеспечения иерархической логической структуры сети. Разбиение на подсети в IPv6 возможна двумя вариантами, которые я ниже изложу и дополню картинками для лучшего понимания.

Разбиение на подсети с использованием идентификатора подсети: Как вы помните, блок IPv6-адресов с префиксом /48 содержит 16 бит идентификатора подсети, как показано на рисунке. Разбиение на подсети с использованием 16 бит идентификатора подсети даёт 65 536 возможных подсетей /64. Поэтому нет необходимости заимствовать биты из идентификатора интерфейса или узловой части адреса. Каждая IPv6-подсеть /64 содержит примерно 18 квинтиллионов адресов, что, как очевидно, гораздо больше, чем когда-либо понадобится в одном сегменте IP-сети.Подсети, созданные из идентификатора подсети, легко представить, поскольку не нужно выполнять преобразование в двоичный формат. Чтобы определить следующую доступную подсеть, достаточно рассчитать следующее шестнадцатеричное число.Необходимо применить расчёт части идентификатора подсети в шестнадцатеричной системе счисления.Префикс глобальной маршрутизации является одинаковым для всех подсетей. Для каждой подсети увеличивается только четырёхразрядный байт идентификатора подсети.

Разбиение на подсети с использованием идентификатора интерфейса — В IPv6-сетях по аналогии с заимствованием бит из узловой части IPv4-адреса можно позаимствовать биты из идентификатора интерфейса для создания дополнительных IPv6-подсетей. Как правило, это делается по соображениям безопасности, чтобы уменьшить число узлов в подсети и создавать дополнительные подсети. При расширении идентификатора подсети путём заимствования бит из идентификатора интерфейса рекомендуется создавать подсеть на границе полубайта. Полубайт — это 4 бита или одна шестнадцатеричная цифра. Префикс подсети /64 расширяется на четыре бита или один полубайт до подсети /68. Это позволяет уменьшить размер идентификатора на 4 бита (с 64 до 60). Разбиение на подсети по границе полубайта имеет значение только для масок подсетей, выровненных по полубайту. Начиная с /64, масками подсети, выровненными по полубайту, будут являться маски /68, /72, /76, /80 и т. д. Разбиение на подсети по границе полубайта позволяет создать подсети с использованием дополнительного шестнадцатеричного значения. Можно создать подсеть в пределах полубайта, используя шестнадцатеричную цифру, однако это не рекомендуется и, кроме того, в этом нет необходимости. Разбиение на подсети в пределах полубайта сводит на нет преимущества быстрого определения префикса из идентификатора интерфейса. Например, если используется длина префикса /66, первые два бита были бы частью идентификатора подсети, а вторые два бита — частью идентификатора интерфейса.

всегда пишите код так, как будто сопровождать его будет психопат, который знает, где вы живёте. (Martin Golding)

Список используемой литературы

Выше я описал основные моменты IPv6 его отличия от IPv4. В следующих частях будет больше практической работы. Напомню, во второй части будет описана настройка основных протоколов на оборудовании CIsco, также опишу принцип работы DHCPV6. В третьей части будет описана настройка IPv6 уже на оборудовании Juniper.

Читайте также: