IPv6

Leoš Kunc, xkunc2@fi.muni.cz

Obsah

• Úvod
• Adresy IPv6
• Hlavičky
• Multihoming
• Exchangers
• Renumbering
• Tunneling
• Autoconfiguration
• Security
• 6Bone
• IPv6 a Linux
• IPv6 a FreeBSD
• IPv6 a BIND

Formát adres

Dostupný adresový prostor byl rozšířen z 32 na 128 bitů. S tím se také změnily konvence zápisu adres. Adresy se v zápisu rozdělují po dvou oktetech oddělených dvojtečkou. Vlastní oktety jsou zapisovány hexadecimálně.

Pro další zjednodušení jsou zaváděny další konvence: vedoucí nuly ve dvojicích oktetů je možné vypustit

dvojici prázdných oktetů lze zapsat pouze jednou nulou

posloupnost po sobě jdoucích dvojic oktetů obsahujících pouze nuly je možné vyjádřit dvojitou dvojtečkou. Tuto konvenci lze, z důvodů jednoznačnosti použít v adrese pouze jednou.

U adres je možné určit délku prefixu pomocí lomítka za adresou následovaném počtem bitů prefixu.

Typy adres jsou rozlišeny podle prefixu následovně:

Jak je z výše uvedeného patrné, většina adresového prostoru není zatím přidělena a je považována za rezervu, která bude použita podle toho, jakým způsobem se budou zvyšovat požadavky na přidělování adres z jednotlivých skupin.

Typy adres

IPv6 zavádí několik druhů adres:

Unicast

Používají se k identifikaci zařízení. V rámci spojení musí být jednoznačné. Identifikátor má délku 64 bitů. Pokud zařízení pro něž je Identifikátor tvořen má MAC adresu, použije se většinou tato adresa, která se doplní vložením dvoubajtového vzorku mezi část MAC adresy, která identifikuje výrobce zařízení a zbylou část. V případě, že zařízení nemá MAC adresu, může být použita MAC adresa jiného zařízení stejného uzlu. V Identifikátoru existují ještě dva bity se zvláštním určením. Prvním je sedmý bit zleva, který když je nastaven na 0 určuje pouze lokální platnost Identifikátoru v rámci spojení, v opačném případě je identifikátor platný globálně. Následující bit, osmý v pořadí zleva, určuje, zda je Identifikátor indivituální, nebo skupinový.

Lokální Identifikátory se mohou používat např. pro spojní přes seriový link.

je speciálním případem unicastové adresy. Jde o adresu se samými nulami 0:0:0:0:0:0:0:0 (jinak ::). Může být uvedena jako adresa uzlu, který nezná svou adresu, např. uzlu který se při inicializaci snaží dotazem do sítě svou adresu zjistit. Tato adresa nesmí být nikdy použita jako cílová adresa, ani nesmí být požita v Routovací hlavičce.

Loopback má hodnotu ::1 tj. samé nuly ukončené jedničkou. Nesmí být přidělen žádnému fyzickému zařízení.

Pro zpětnou kompatibilitu jsou adresy IPv4 mapovány do adres IPv6. Mapovány jsou dvěma způsoby. V prvním prípadě jde o mapování adres uzlů, které mají zároveň také adresy IPv6, ve druhém se jedná o uzly pouze s přidělenou IPv4. V prvním případě je IPv4 adresa mapována na spodních 32 bitů IPv6 adresy, ve druhém jsou před tuto adresu přidány dva octety naplněné jedničkami.

0:0:0:0:0:0:c0a8:0001 je adresa počítače s IPv6 adresou, ktežto 0:0:0:0:0:ffff:c0a8:0002 je adresa počítače bez IPv6 adresy.

je typ adresy označující daný uzel jednoznačně v globálním měřítku. Nejvyšší tři bity jsou vždy 001. Spodních 64 bitů je vyhrazeno pro Identifikátor zařízení, vyšších 16 bitů pro adresu podsítě a zbylé bity jsou určeny pro adresaci od providera nebo exchangera. Z těchto 45 bitů je nejvyšších 13 určeno pro top-level adresaci, následujících osm je zatím reservováno a zbylých 24 bitů slouží pro next-level adresaci.

Obsahuje dva typy adres - link-local a site-local.

Link-local obsahuje na nejvyšších deseti bitech vzorek 1111111010, ve spodních 64 bitech je obsažen Identifikátor příslušného rozhraní a zbylých 54 bitů je vyplněno nulami. Link-local slouží pro komunikaci v rámci spojení tj. paket s touto adresou jako cílovou, nebo zdrojovou nesmí nikdy projít přes router do jiného segmentu sítě.

Je podobný na předchozí typ. V horních deseti bitech se liší pouze jedničkou na desáté pozici - 1111111011. Před adresu rozhraní rozhraní přibude ještě 16 bitů pro adresaci sítě. Site-local slouží pro adresaci v rámci sítě. Routery nesmí pakety s těmito adresami jako cílovými, nebo zdrojovými nikdy propustit za hranice sítě.

Anycast Addresses

Adresy typu Anycast jsou oproti IPv4 novým typem adres. Paket s cílovou Anycast adresou bude doručen na právě jednu z množiny adres a to na tu nejbližší. Anycast adresy jsou zatím povoleny pouze pro routery a nesmí být použity jako zdrojové adresy. Anycast adresy jsou obsaženy v souboru adres vyhrazeném pro Unicast adresy a od těchto adres nejsou syntakticky rozlišitelné.

Existuje ještě jedna anycast adresa, která je předvolena pro každé spojení na síti. Tato adresa je tvořena prefixem shodným s unicastovou adresou spojení doplněnou nulami v místech Identifikátoru zařízení. Adresa slouží aplikacím vně sítě, které požadují spojení na jeden z routerů příslušného spojení.

Multicast Addresses

Multicastové adresy slouží k doručení paketu k více uzlům. Každý uzel může přináležet k libovolnému počtu multicastových skupin. První oktet adresy je naplněn jedničkami. Poté následují čtyři bity příznaků, z nichž je zatím použit jen čtvrtý, který označuje v případě že je nastaven na 0, že se jedná o trvale přiřazenou "well-known" adresu, v případě 1, že jde o adresu nepřiřazenou trvale "transient". Well-known adresy jsou přiřazovány globální autoritou a platí ve všech sítích. Transient adresy se definují lokálně a platí pouze v definujícím segmentu. Další čtveřice bitů určuje rozsah platnosti adresy.

Zbylých 121 bitů identifikuje vlastní skupinu.

Multicastové adresy se nesmí objevit jako zdrojové adresy ani v ruotovacích hlavičkách. Některé multicast adresy jsou rezervovány, jiné mají zvláštní význam.

V současné době se pro identifikaci skupiny používá pouze spodních 32 bitů.

Minimální požadavky na rozeznávání adres:

U hlaviček IPv6 došlo k určitému zjednodušení vypuštěním některých polí oproti IPv4. Toto zjednodušení bylo provedeno z důvodů rychlejšího zpracování hlaviček při směrování. Dalším markantním vylepšení je zavedení rozšiřujících hlaviček, které umožňují větší možnosti volby a budoucí rozšiřitelnost o další potřebné hlavičky bez nutnosti změny návrhu.

Verse 4bity - hodnota vždy 6

třída(traffic class) 8bitů - označuje třídu služby jako Type of Service u IPv4 typ toku(flow label) 20bitů - měl by rozlišovat požadavky na přenost paketu (např. real-time), zatím nepříliš jasné použití

délka paketu 16bitů - v oktetech

další hlavička(next header) 8bitů - typ následující hlavičky

hop limit 8bitů - jako TTL u IPv6

zdrojová adresa - 128bitů

cílová adresa - 128bitů

Rozšiřovací hlavičky

Za hlavní hlavičku je možné řadit další tzv. rozšiřovací hlavičky. Tyto hlavičky by měly být řazeny v doporučeném pořadí. Každá rozšiřovací hlavička obsahuje na svém začátku typ hlavičky následující a svou délku v osmioktetech. Na uzel, který paket jsou kladená přísná pravidla na způsob zpracování paketu. Každý uzel, který není v hlavičce uveden jako cílový nesmí číst žádnou další hlavičku, až na jedinou výjimku, kterou je Hip-by-Hop Options hlavička. Uzly které jsou v dané hlavičce uvedeny jako cílové musí číst a zpracovávat všechny následující hlavičky a to vždy v pořadí, ve kterém jsou uvedeny.

Nejzákladnější typy rozšiřovacích hlaviček

Routing Header

je v ní uchována cesta, kterou má paket projít ke konečnému cílovému uzlu. Seznam nesmí být použit pro cestu paketu od cíle ke zdroji.

Fragment header

pakety nesmí být děleny v routeru jako u IPv4, ale pouze v zdrojovém uzlu. Tento typ hlavičky podává informace o skutečnosti, že se jedná o fragment a je nositelem potřebných údajů o fragmentu (offset, koncovost). Fragmenty nesmí být menší než 1280 bajtů, doporučena je velikost přes 1500 bajtů. IPv6 dává k dispozici prostředky ke zjištění maximální MTU a lince, po které bude pakety posílat.

Hop-by-Hop Options

Destination Options Header

Authentication header

Encapsulating Security Payload header

Pseudohlavičky

Tzv. IPsec. Implementace je povinná, ale např. u Linuxu hodně pokulhává [USAGI]. Jde o ochranu paketu přímo na úrovni IP.

Jde o experimentální páteřní síť nad IPv6.

Instalace

Nejdříve je třeba zajistit podporu IPv6 v kernelu. Toho lze dosáhnou buď zakompilováním podpory přimo do kernelu, nebo použitím modulu ipv6. Pokud je již podpora zavedena, musí existovat '/proc/net/if_inet6'. Vzhledem k tomu, že podpora ipv6 originálního jádra je historicky poměrně slabá, je dobré použít USAGI patch který doplňuje nekteré další funkce. Ještě je třeba se ujistit, zda IPv6 podporují potřebné nástroje ifconfig,ping6 a route.

Konfigurace

Host

Nyní můžeme přistoupit ke konfiguraci. Základní konfigurace se provádí v souboru /etc/sysconfig/network.

Poté nakonfigurujeme příslušné rozhraní. Do souboru /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 přidáme:

Ještě potřebujeme nakonfigurovat směrování. Do souboru /etc/sysconfig/static/routes-ipv6 vložíme řádky:

Router

Upravíme základní konfigurační soubor /etc/sysconfig/network

Následně upravíme konfigurační soubory rozhraní /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

a /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1

Tunnel

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-sit0

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-sit1

/etc/sysconfig/static/routes-ipv6

Ve freeBSD a ostatních systémech je použita KAME implementace IPv6. Tato je přímo součástí distribuce.

Instalace

Konfigurace

Host

Ve hlavním konfiguračním souboru /etc/rc.conf přidáme řádky:

Existují dva způsoby autokonfigurace. Můžeme buď nenastavovat pro rozhraní žádnou adresu, potom se provede autokonfigurace rozhraní uvedených v ipv6_network_interface, nebo pro některá rozhraní omezit autokonfiguraci zadáním prefixu ipv6_prefix_xl0="3ffe:2e02:1" a nechat automaticky dokonfigurovat pouze zbytek adresy.

Router

/etc/rc.conf

/etc/rc

Tunnel

/etc/rc