Все про IPv6

1.

ВСЕ ПРО IPv6
Конов Артем СиСад 21.02

2.

Что такое Ipv6?
IPv6 — новая версия интернет-протокола,
призванная решить проблемы, с которыми
столкнулась предыдущая версия при её
использовании в Интернете, за счёт целого ряда
принципиальных изменений. Протокол был
разработан IETF. Длина адреса IPv6 составляет
128 бит, в отличие от адреса IPv4, длина
которого равна 32 битам.

3.

Краткая информация по Ipv6
Форматы адресов IPv6
Размер и формат адреса IPv6 расширяют возможности адресации.
Типы адресов IPv6
В разделе приведены различные типы адресов IPv6 и дано пояснение использования каждого из них.
Поиск соседей
Этот раздел содержит информацию о том, каким образом функция поиска соседей позволяет хостам и
маршрутизаторам взаимодействовать друг с другом.
Автоматическая настройка адресов без сохранения состояния.
Функция автоматической настройки адресов без сохранения состояния, упрощает выполнение
некоторых задач администрирования сети.
Автоматическая настройка адресов с помощью DHCPv6
DHCP для IPv6 выполняет автоматическую настройку адресов с сохранением состояния для узлов
IPv6.

4.

Форматы адресов Ipv6
Размер и формат адреса IPv6 расширяют возможности адресации. В протоколе IPv6 размер адреса составляет 128 бит.
Предпочтительным является следующее представление адреса IPv6: x:x:x:x:x:x:x:x, где каждая буква x - это
шестнадцатиричные значения шести 16-битных элементов адреса. Диапазон адресов IPv6 составляет от
0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 до ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff. Помимо обычного
формата, адреса IPv6 могут быть представлены в двух других форматах: С пропуском начальных нулей Адрес IPv6
записывается с пропуском начальных нулей. Например, адрес IPv6 1050:0000:0000:0000:0005:0600:300c:326b можно
записать как 1050:0:0:0:5:600:300c:326b. Двойное двоеточие В адресе IPv6 на месте нескольких нулей ставится двойное
двоеточие (::). Например, адрес IPv6 ff06:0:0:0:0:0:0:c3 можно записать как ff06::c3. В одном IP-адресе двойное
двоеточие может использоваться только один раз.
В альтернативном формате адреса IPv6 совмещаются формат с двоеточиями и формат с точками, поэтому адреса IPv4 можно
вставлять в адреса IPv6. В первых 96 битах указываются шестнадцатиричные значения, а в последних 32 битах указываются
десятичные значения, задающие адрес IPv4. Такой формат обеспечивает совместимость между узлами IPv6 и IPv4. Адрес IPv6,
преобразованный для IPv4, использует альтернативный формат. Такие адреса представляют узлы IPv4 в сети IPv6. С их
помощью приложение IPv6 может напрямую взаимодействовать с приложением IPv4. Например,

5.

Типы адресов Ipv6
Обычный адрес
Обычный адрес обозначает одиночный интерфейс. Пакет, направленный на обычный
адрес, проходит путь от одного хоста к другому.
Обычные стандартные адреса делятся на два типа:
Адрес уровня линии связи
Адреса уровня линии связи используются в локальных сетях. Они автоматически
настраиваются на всех интерфейсах. Префикс такого адреса равен fe80::/10.
Маршрутизаторы не пересылают пакеты, содержащие в качестве адреса отправителя или
получателя адрес уровня линии связи.
Глобальный адрес
Глобальные адреса могут применяться в любой сети. Префикс адресов такого типа
начинается с цифр 001.

6.

Типы адресов Ipv6
Неопределенный адрес
Неопределенный адрес - 0:0:0:0:0:0:0:0. Адрес можно сократить до двух двоеточий (::). Такой адрес
обозначает отсутствие адреса и не может быть связан с хостом. Адрес этого типа используется для
обозначения хоста IPv6, с которым не связан никакой адрес. Например, когда хост отправляет пакет,
чтобы определить, используется ли адрес другим узлом, то при этом указывается неопределенный адрес
и исходный адрес хоста.
Циклический адрес
Циклический адрес - 0:0:0:0:0:0:0:1. Его можно сократить до ::1. С помощью циклического адреса
узел отправляет пакет самому себе.
Нечеткий адрес
Нечеткий адрес обозначает набор интерфейсов, возможно, с разным расположением, использующих
один адрес. Пакет с нечетким адресом доставляется только ближайшему из членов группы нечетких
адресов. IBM® i может отправлять пакеты по нечетким адресам, но не может быть членом группы
нечетких адресов.
Групповой адрес
Групповой адрес обозначает набор интерфейсов, возможно, с разным расположением, использующих
один адрес. Префикс группового адреса равен ff. Пакет с групповым адресом доставляется всем членам
группы. Операционная система IBM i на данный момент обеспечивает базовую поддержку групповой
адресации.

7.

Поиск соседей
Этот раздел содержит информацию о том, каким образом функция поиска
соседей позволяет хостам и маршрутизаторам взаимодействовать друг с другом.
Функции поиска соседей применяются хостами и маршрутизаторами IPv6 для
обнаружения других узлов IPv6, узлов с адресами уровня линии связи и
маршрутизаторов, поддерживающих пересылку пакетов IPv6. На основании
результатов поиска создается кэш активных соседей IPv6.

8.

Поиск соседей
Опрос маршрутизаторов
Хосты отправляют такое сообщение для получения извещений от маршрутизаторов. Первый опрос
маршрутизаторов проводится хостом как только он становится доступным в сети.
Извещение маршрутизатора
Маршрутизаторы отправляют такие сообщения периодически, либо при проведении опроса. Информация,
предоставленная маршрутизатором в извещении, применяется хостами для автоматического создания
глобальных интерфейсов и связанных с ними маршрутов. Кроме того, извещение маршрутизатора содержит
другую полезную информацию, в том числе максимальный размер блока передачи и ограничение на число
транзитных участков.
Опрос соседей
Узлы отправляют такие сообщения для определения адреса соседнего узла, относящегося к уровню линии
связи, или для проверки доступности соседнего узла.
Извещение соседа
Такие сообщения отправляются узлами при проведении опроса соседей или после изменения адреса.
Перенаправление
С помощью этих сообщений маршрутизаторы извещают хосты об оптимальном первом транзитном узле на
пути к целевому узлу.

9.

Автоматическая настройка адресов без сохранения состояния.
Функция автоматической настройки адресов без сохранения состояния, упрощает выполнение некоторых задач
администрирования сети.
Автоматическая настройка адресов - это процесс, с помощью которого узлы IPv6 (хосты и маршрутизаторы)
автоматически настраивают адреса IPv6 для интерфейсов. Узел создает адрес IPv6 путем объединения
префикса с идентификатором, полученным от MAC-адреса, либо с идентификатором, заданным пользователем.
В число возможных префиксов входит префикс уровня линии связи (fe80::/10) и префиксы размером 64 бита,
рекомендованные локальными маршрутизаторами IPv6 (если такие маршрутизаторы есть).
Перед назначением адреса интерфейсу узел проверяет его уникальность. Для этого узел отправляет по новому
адресу сообщение Опрос соседа и ждет ответа. Если узел не получит ответ, то адрес считается уникальным.
Если узел получит в ответ извещение соседа, то адрес считается занятым. Если адрес оказался занятым, то
автоматическая настройка завершается; необходимо выполнить настройку интерфейса вручную.

10.

Автоматическая настройка адресов с помощью DHCPv6
DHCP для IPv6 выполняет автоматическую настройку адресов с сохранением состояния для узлов IPv6.
Автоматическая настройка адресов с сохранением состояния с помощью DHCPv6 - еще один процесс, с
помощью которого узлы IPv6 (хосты и маршрутизаторы) автоматически настраивают динамические адреса
IPv6 для интерфейсов. Отправляя запрос в DHCPv6, узел получает адрес IPv6. После получения сервером
DHCP по сети запроса DHCPv6 от клиента он предоставляет ему адрес IPv6. DHCPv6 не только
предоставляет сетевым администраторам больше возможностей управления адресами для узлов, но и
позволяет получить дополнительную информацию о конфигурации, том числе параметры DNS.

11.

Сравнение с Ipv6
Иногда утверждается, что новый протокол может обеспечить до 5·10 28 адресов на каждого жителя Земли.
Такое большое адресное пространство было введено ради иерархичности адресов (это упрощает
маршрутизацию). Тем не менее, увеличенное пространство адресов сделает NAT необязательным.
Классическое применение IPv6 (по сети /64 на абонента; используется только unicast-адресация) обеспечит
возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли.
Из IPv6 убраны функции, усложняющие работу маршрутизаторов:
Маршрутизаторы больше не должны фрагментировать пакет, вместо этого пакет отбрасывается с
ICMP-уведомлением о превышении MTU и указанием величины MTU следующего канала, в
который этому пакету не удалось войти. В IPv4 размер MTU в ICMP-пакете не указывался, и
отправителю требовалось осуществлять подбор MTU техникой Path MTU discovery. Для лучшей
работы протоколов, требовательных к потерям, минимальный MTU поднят до 1280 байт.
Фрагментация поддерживается как опция (информация о фрагментации пакетов вынесена из
основного заголовка в расширенные) и возможна только по инициативе передающей стороны.
Из IP-заголовка исключена контрольная сумма. С учётом того, что канальные (Ethernet) и
транспортные (TCP и UDP) протоколы имеют свои контрольные суммы, ещё одна контрольная
сумма на уровне IP воспринимается как излишняя. Кроме того, модификация поля hop limit (или
TTL в IPv4) на каждом маршрутизаторе в IPv4 приводила к необходимости её постоянного
перерасчёта.

12.

Сравнение с Ipv6
Несмотря на больший по сравнению с предыдущей версией протокола размер адреса IPv6
(16 байтов вместо 4), заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.
Улучшения IPv6 по сравнению с IPv4:
В сверхскоростных сетях возможна поддержка огромных пакетов (джамбограмм) —
до 4 гигабайт;
Time to Live переименовано в Hop Limit;
Появились метки потоков и классы трафика;
Появилось многоадресное вещание.

13.

Метки протоколов
Введение в протоколе IPv6 поля «Метка потока» позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации
однородного потока пакетов. Поток — это последовательность пакетов, посылаемых отправителем
определённому адресату. При этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты
определённой обработке. Характер данной обработки задаётся дополнительными заголовками.
Допускается существование нескольких потоков между отправителем и получателем. Метка потока
присваивается узлом-отправителем путём генерации псевдослучайного 20-битного числа. Все пакеты одного
потока должны иметь одинаковые заголовки, обрабатываемые маршрутизатором.
При получении первого пакета с меткой потока маршрутизатор анализирует дополнительные заголовки,
выполняет предписанные этими заголовками функции и запоминает результаты обработки (адрес следующего
узла, опции заголовка переходов, перемещение адресов в заголовке маршрутизации и т. д.) в локальном кэше.
Ключом для такой записи является комбинация адреса источника и метки потока. Последующие пакеты с той же
комбинацией адреса источника и метки потока обрабатываются с учётом информации кэша без детального
анализа всех полей заголовка.
Время жизни записи в кэше составляет не более 6 секунд, даже если пакеты этого потока продолжают поступать.
При обнулении записи в кэше и получении следующего пакета потока пакет обрабатывается в обычном режиме, и
для него происходит новое формирование записи в кэше. Указанное время жизни потока может быть явно
определено узлом-отправителем с помощью протокола управления или опций заголовка переходов и может
превышать 6 секунд.
Обеспечение безопасности в протоколе IPv6 осуществляется с использованием протокола IPsec, поддержка
которого является обязательной для данной версии протокола.

14.

Основы адресации IPv6
Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и
многоадресные (Multicast).
Адреса типа Unicast хорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности
интерфейса, который этому адресу соответствует.
Адреса типа Anycast синтаксически неотличимы от адресов Unicast, но они адресуют группу
интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике
маршрутизатора) интерфейс. Адреса Anycast могут использоваться только маршрутизаторами.
Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес,
достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.
Широковещательные адреса IPv4 (обычно xxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного
вещания IPv6. Крайние адреса подсети IPv6 (например, xxxx: xxxx: xxxx: xxxx:0:0:0:0 и xxxx: xxxx: xxxx:
xxxx: ffff: ffff: ffff: ffff для подсети /64) являются полноправными адресами и могут использоваться
наравне с остальными.
Группы цифр в адресе разделяются двоеточиями (например, fe80:0:0:0:200:f8ff: fe21:67cf).
Незначащие старшие нули в группах могут быть опущены. Большое количество нулевых групп может
быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff: fe21:67cf). Такой пропуск должен быть
единственным в адресе.