|
![]() |
ISSN 1214-9675 Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR. 21. ročník |
Témata
Doporučujeme
Kontakt
|
![]()
Vydáno dne 30. 06. 2012 (10186 přečtení) |
Prefix | Význam |
::/128 | nedefinovaná adresa |
::1/128 | smyčka (loopback) |
FC00::/7 | unikátní individuální lokální |
FE80::/10 | individuální lokální linkové |
FF00::/8 | skupinové adresy |
ostatní | individuální globální |
Tab. 1 Základní rozdělení adres
Nejdůležitějším typem adres jsou globální individuální adresy, které jsou celosvětově jednoznačné a identifikují svého uživatele v rámci celého Internetu. Struktura globální individuální adresy [1], [6] je uvedena na obr. 1. Tyto adresy jsou v současné době přidělovány pouze z prefixu 2000::/3. Ostatní prefixy jsou rezervovány pro budoucí použití. Posledním typem adres jsou tzv. výběrové adresy (anycast) [1]. Jedná se o novinku oproti IPv4 a označují skupinu síťových zařízení, avšak data se doručí pouze jednomu zařízení, a to tomu, které je neblíže. Výběrové adresy nemají přiřazené žádné speciální rozmezí a přidělují se ze stejného prostoru, jako adresy individuální.
Obr. 1 Struktura globální individuální adresy
Při přidělování globálního směrovacího prefixu záleží na tom, kdo ho komu přiděluje. Základní pravidla jsou naznačena na obr. 2.
Obr. 2 Přidělování globálního směrovacího prefixu
Na základě struktury globální individuální adresy lze přidělit minimální prefix délky 64 bitů (dále již prefix /64). Každá organizace, jako je RIR, LIR (Local Internet Register), lokální ISP, která si zažádá o přidělení adresového prostoru IPv6, dostane globální směrovací prefix. Délka globálního směrovacího prefixu záleží na tom, kdo ho přiděluje. Pokud prefix přiděluje RIR, v rámci Evropy RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre), potom je jeho délka dána poměrem HD-Ratio (1) [6]. V takovém případě je s velkou pravděpodobností přidělen prefix /32 a méně. V případě, že menší ISP žádá LIR o přidělení globálního prefixu, tak se přidělování prefixu řídí většinou interní politikou dané organizace. V takovém případě je přidělen nejčastěji prefix /48 a méně (až /32) nebo více prefixů stejné délky. Vše záleží na interní politice přidělování adres dané organizace.
Pro přidělování adresového prostoru (prefixu) z globálního směrovacího prefixu je vyhrazeno n bitů, kde n se určí ze vztahu (2). Potom maximální počet možných podsítí v rámci přiděleného globálního prefixu je dán vztahem (3).
V okamžiku, kdy organizace dostane globální směrovací prefix, tak se přidělování adresového prostoru dalším zájemcům (jednotlivým uživatelům, koncovým sítím, atd.) řídí interní politikou dané organizace. Politika přidělování adresového prostoru je vždy plně v kompetenci dané organizace, avšak lze charakterizovat body, které mohou sloužit jako doporučení při jeho přidělování [7]:
V rámci koncové sítě lze pro výchozí směrovače, servery, tiskárny atd. doporučit manuální konfiguraci adres a přidělovat adresy ve tvaru prefix_podsítě::X, kde X je až čtyřmístné hexadecimální číslo (např. pro výchozí směrovač sítě s prefixem 2001:AD6:A0:123::/64 volit adresu 2001:AD6:A0:123::1). Při manuální konfiguraci adres je nutné respektovat vyhrazené rozsahy adres, viz tab. 2, a pravidla daná modifikovaným standardem EUI-64 [1]. Volba tohoto tvaru adres je daná snazší administrací těchto uzlů.
RFC4291 Subnet-Router anycast: | 0:0:0:0 |
RFC2526 Reserved Subnet anycast: | FDFF:FFFF:FFFF:FF80 – FDFF:FFFF:FFFF:FFFF |
RFC2526 Mobile IPv6 Home Agents anycast: | FDFF:FFFF:FFFF:FFFE |
RFC3956 Embedded-RP: | 0:0:0:000x (v dolních 4 bitech identifikátoru RP) |
RFC5214 ISATAP Addresses: | 0000:5EFE:xxxx:xxxx (v dolních 32 bitech IPv4 adresa) |
RFC4291 Universal a Group EUI-64: | první oktet bit 1=1 (u) nebo bit 0=1 (g) – host ID začínající x2xx, x3xx, x6xx, x7xx, xAxx, xBxx, xExx, xFxx |
Tab. 2 Vyhrazené rozsahy adres [7]
Pro koncové stanice lze naopak doporučit používat automatickou konfiguraci, což rovněž zjednoduší práci administrátora. Typy automatické konfigurace stanic stručně popisuje následující kapitola.
Tato část článku se bude zabývat problematikou konfigurace koncových stanic. Protokol IPv6 nabízí více variant, kterými lze přidělit koncové stanici její IP adresu. Kromě statické konfigurace především nabízí dvě varianty automatické konfigurace:
Bezestavová konfigurace SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) představuje zcela nový způsob automatické konfigurace [1]. Vychází ze skutečnosti, že každá lokální síť má výchozí směrovač nebo server, který zná všechny potřebné parametry pro komunikaci s okolním světem. Tyto parametry potom směrovač nebo server rozesílá do všech sítí, ke kterým je připojen. Klientovi tedy stačí pouze naslouchat či o tyto parametry požádat.
Základním kamenem bezestavové konfigurace je ICMPv6 zpráva Ohlášení směrovače RA (Router Advertisment), obr. 3, pomocí které se v náhodných časových intervalech rozesílají všechny potřebné parametry pro komunikaci s okolním světem. V případě, že koncová stanice neobdrží v určitém intervalu ohlášení směrovače, může o ní zažádat zprávou Výzva směrovači RS (Router Solicitation).
Obr. 3 Formát zprávy Ohlášení směrovače
Pro pochopení bezestavové konfigurace je nezbytné vysvětlit jednotlivé položky zprávy RA:
Preference | Význam |
01 | vysoká |
00 | střední |
11 | nízká |
10 | rezervováno (nesmí se používat) |
Tab. 3 Preference výchozího směrovače
Obr. 4 Formát volby Informace o prefixu
Formát volby Informace o prefixu obsahuje tyto důležité položky:
Před zahájením vlastní komunikace si každý uzel automaticky vygeneruje pro každé aktivní rozhraní lokální linkovou adresu. Tato adresa vznikne z prefixu FE80::/10 a identifikátoru rozhraní [1]. Následně musí uzel ověřit jednoznačnost této adresy, respektive identifikátoru rozhraní, v rámci lokální linky. K tomu použije mechanismus Detekce duplicitních adres DAD (Duplicate Address Detection), který je založen na mechanismu ND. Princip je jednoduchý. Uzel pošle výzvu sousedovi, kterou hledá všechny sousedy se stejnou lokální linkovou adresou. Pokud jako reakce na tuto zprávu dorazí ohlášení souseda, znamená to, že i jiný uzel v lokální síti má stejný identifikátor rozhraní a automatická konfigurace je následkem toho zastavena. Duplicita adres se testuje i v případě manuální nebo stavové konfigurace adres. V případě negativní odezvy si uzel vygenerovanou lokální linkovou adresu přidělí a bude čekat na ohlášení směrovače.
V okamžiku, kdy uzel přijme ohlášení směrovače, odvodí si z příznaků M a O, zda má pro konfiguraci adresy a ostatních parametrů sítě použít bezestavovou či stavovou konfiguraci, případně, zda má kombinovat obě konfigurace. Možné scénáře kombinace příznaků M a O jsou uvedeny v tab. 4. Význam obou příznaků je uveden výše v textu. Dále jsou pro vysvětlení možných scénářů použity proměnné M-Policy a O-Policy [8]. Proměnná M-Policy může nabývat hodnot:
Proměnná O-Policy může nabývat hodnot:
Příznak M | |||
0 | 1 | ||
Příznak O | 0 | M-Policy: 1 Stavová konfigurace (DHCPv6) M-Policy: 2 nebo 3 & O-Policy: 1 Bezestavová konfigurace (SLAAC) | M-Policy: 1 nebo 2 Stavová konfigurace (DHCPv6) M-Policy: 3 & O-Policy: 1 Bezestavová konfigurace (SLAAC) |
1 | M-Policy: 1 Stavová konfigurace (DHCPv6) M-Policy: 2 nebo 3 & O-Policy: 1 nebo 2 Bezestavová konfigurace (SLAAC) | M-Policy: 1 nebo 2 Stavová konfigurace (DHCPv6) M-Policy: 3 & O-Policy: 1 nebo 2 Bezestavová konfigurace (SLAAC) |
Tab. 4 Možné kombinace příznaků M a O a jejich význam
Pokud je zvolena bezestavová konfigurace, pak uzel ke každému prefixu, který je obsažen v ohlášení směrovače a nemá nastaven příznak A na hodnotu 0, připojí svůj identifikátor rozhraní a adresu si přidělí. Identifikátor rozhraní určí buď podle modifikovaného EUI-64, nebo náhodně podle RFC 4941 [1]. V případě, že si uzel vygeneroval identifikátor rozhraní podle modifikovaného EUI-64, nemusí již testovat jeho jednoznačnost. Ta byla ověřena během generování lokální linkové adresy. V opačném případě musí dojít k ověření jednoznačnosti adresy.
Takto přiřazená adresa k rozhraní má časové omezení, které je odvozeno z doby platnosti a doby preferování. Adresa je bezprostředně po svém vzniku označena jako preferována (preferred). Uzel ji může bez žádných omezení libovolně používat. Po vypršení doby preferování je adresa označena jako odmítaná (deprecated). To znamená, že je sice adresa platná, ale pro zahájení nové komunikace by se již neměla používat. Uzel by měl zvolit jinou preferovanou adresu. Jakmile vyprší doba platnosti adresy, pak se již nesmí použít pro síťovou komunikaci.
Bezestavová konfigurace rovněž umožňuje odvození směrovacích informací [1], avšak její základní mechanismy nepodporují konfiguraci DNS serverů, což je vzhledem tvaru adres IPv6 obrovská nevýhoda. Tento problém řeší RFC 6106, které doplňuje dvě nové volby pro DNS do ohlášení směrovače [1]. Jedná se však o relativně nový dokument, takže jeho implementace do operačních systémů ještě nějakou chvíli potrvá. Z tohoto důvodu je v případě nasazení bezestavové konfigurace nutné použít i stavovou konfiguraci.
Stavová konfiguracePro potřeby stavové konfigurace byl definován protokol DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocol for Internet Protocol Version 6) [1]. Jedná se o modifikaci protokolu DHCP, který se široce používá v sítích IPv4. Protokol DHCPv6 se od jeho předchůdce v zásadě příliš neliší:
Počáteční komunikace mezi klientem a serverem probíhá ve čtyřech fázích stejně jako v případě jeho předchůdce. Komunikaci zahajuje klient, který pošle zprávu Výzva (solicit) na adresu všech DHCP serverů a agentů (FF02::1:2) s dosahem jedné linky. V případě, že se v rámci linky místo DHCP serveru nachází DHCP prostředník (DHCP relay), budou jím zprávy přeposílány na adresu všech serverů (FF05::1:3) s dosahem jednoho místa [1].
Server odpovídá zprávou Ohlášení serveru (advertise), ve které jsou nabízeny všechny konfigurační parametry. Klient přijme jedno či více ohlášení serveru a vybere pro něj nejvhodnější. Poté nastává třetí část, ve které klient zasílá zprávu žádost (request), ve které žádá o potvrzení konfiguračních parametrů. Cílový server potom konečně odpovídá zprávou odpověď (reply), ve které potvrzuje klientovi, že tyto parametry může použít a nakonfigurovat podle nich své rozhraní.
V současné době je implementace protokolu DHCPv6 dostatečně zvládnuta pouze firmou Cisco Systems, Inc. Ostatní výrobci v implementaci tohoto protokolu zaostávají a jeho podpora není dostatečná nebo zcela chybí. Například fa Mikrotik podporuje DHCPv6 protokol od verze RouterOS 5.9, ale stávající implementace neumožňuje vložit adresu DNS serveru.
DHCPv6 server lze rovněž spustit i na serverech založených na linuxové distribuci nebo Microsoft Windows Server 2008. Jak Windows Server 2008, tak i linuxové distribuce mají k dispozici předinstalované programy, které umožňují zapnutí a nastavení DHCPv6 serveru. Microsoft Windows Server 2008 má k dispozici DHCPv6-capable DHCP server a většina linuxových distribucí dhcp6s. Ostatní produkty Microsoftu vyžadují doinstalování programu, který bude vykonávat funkci DHCPv6 serveru. Existuje celá řada takovýchto programů jak pro Windows, tak pro linuxové distribuce.
Pro naše účely, kdy funkci DHCPv6 serveru bude vykonávat server založený na linuxové distribuci Scientific Linux, jsme zvolily program zvaný Dibbler verze 0.8.0. Tento program bude blíže popsán v dalším článku zabývajícím se praktickou ukázkou implementace IPv6 v koncové síti.
Kombinace obou konfiguracíZ výše uvedených skutečností se v současné době jeví jako nejzajímavější kombinace bezestavové konfigurace a DHCP serveru, kde DHCP server je spuštěn na linuxovém stroji. Tato skutečnost je oznámena uzlu prostřednictvím příznaků M a O v ohlášení směrovače, viz tab. 4. Ten si z delegované prefixu odvodí svoji adresu a ostatní parametry sítě si vyžádá od DHCP serveru. Nejčastější dodatečná informace bude pravděpodobně adresa DNS serveru, bez níž je koncová stanice značně omezena.
Poznámka: Aktuálně je na experimentální úrovni i několik jiných přístupů k problému delegace adresy DNS serveru, díky nimž by se v jednodušších a menších sítích mohlo nasazení DHCP severu úplně vynechat. Jednou z nich je přiřazení DNS serveru do seznamu výběrových adres [1]. Díky tomu by koncové stanice byly předkonfigurovány výběrovou adresou, na které by ve výchozím nastavení DNS server naslouchal. Další variantou je zasílání adresy doménového serveru pomocí ohlášení směrovače. Toto se jeví jako zajímavá varianta a řada výrobců směrovačů (např. Mikrotik) tuto variantu umožňuje. Vzhledem k tomu, že tato možnost byla standardizována teprve nedávno, je její nativní podpora u koncových stanic chabá. To ale lze obejít instalací dodatečné aktualizace (patch), která tento problém řeší. V budoucnu se ale podpora nepochybně zlepší.
Podpora protokolu IPv6 se napříč poskytovateli Internetu a provozovateli internetových služeb pozvolna zlepšuje. Tento vývoj v blízké době přinese i požadavky na implementaci protokolu IPv6 do koncových sítí ve větší míře než doposud. Tento fakt vyžaduje osvětu a šíření základních i pokročilých postupů, které jsou nezbytné pro správnou funkčnost IPv6 v koncových sítích. Tento článek poskytl čtenáři stručný teoretický úvod do problematiky adresování a přidělování adres. Dále bude popsána služba DNS a monitorování sítí. Po teoretickém úvodu bude následovat ukázka implementace protokolu IPv6 v koncové síti.
Tento příspěvek vznikl v souvislosti s řešením projektu Fondu rozvoje sdružení CESNET „Implementace protokolu IPv6 do experimentální a výzkumné sítě katedry Telekomunikační techniky a její metodické zobecnění“ a projektu Studentské grantové soutěže ČVUT v Praze č. SGS11/124/OHK3/2T/13.
DAD | Duplicate Address Detection |
DHCP | Dynamic Host Configuration Protocol |
DHCPv6 | Dynamic Host Configuration Protocol for Internet Protocol Version 6 |
DMZ | Data Management Zone |
DNS | Domain Name System |
EUI-64 | Extended Unique Identifier-64 |
IANA | Internet Assigned Numbers Authority |
IETF | Internet Engineering Task Force |
IPv6 | Internet Protocol Version 6 |
ISP | Internet Service Provider |
LAN | Local Area Network |
LIR | Local Internet Register |
MTU | Maximum Transmission Unit |
ND | Neighbor Discovery |
RA | Router Advertisment |
RFC | Request for Comments |
RIPE NCC | Réseaux IP Européens Network Coordination Centre |
RIR | Regional Internet Registers |
RS | Router Solicitation |
SLAAC | Stateless Address Autoconfiguration |
VPN | Virtual Private Network |
WLAN | Wireless Local Area Network |
[1] SATRAPA, P. IPv6: internetový protokol verze 6 [online]. 3., aktualiz. a dopl. vyd. Praha: CZ.NIC, c2011, 407 s. [cit. 2012-05-15]. CZ.NIC. ISBN 978-80-904248-4-5 (BROž.). Dostupné z: http://ii.iinfo.cz/r/kd/internetovy-protokol-ipv6-treti-vydani.pdf
[2] ČEPA, L. Protokoly IP a ICMP verze 6. Access server [online]. 2009, roč. 7, č. 2009110004, [cit. 2012-05-15]. Dostupné z: http://access.fel.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2009110004. ISSN 1214-9675
[3] ČEPA, L. Směrovaní a směrovací protokoly v IP síti verze 6. Access server [online]. 2010, roč. 8, č. 2010010002, [cit. 2012-05-15]. Dostupné z: http://access.fel.cvut.cz/view.php?nazevclanku=smerovani-a-smerovaci-protokoly-v-ip-siti-verze-6&cisloclanku=2010010002. ISSN 1214-9675
[4] ČEPA, L. Návrh směrování v síti s protokolem IP verze 6. Access server [online]. 2010, roč. 8, č. 2010050003, [cit. 2012-05-15]. Dostupné z: http://access.fel.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2010050003. ISSN 1214-9675
[5] DEERING, S. – HIDEN, R. IP Version 6 Addressing Architecture [online]. c2006, [cit. 2012-05-16]. Dostupné z: http://www.ietf.org/rfc/rfc4291.txt
[6] DURAND, A. – HUITEMA, C. The Host-Density Ratio for Address Assignment Efficiency: An update on the H ratio [online]. c2001, [cit. 2012-05-17]. Dostupné z: http://www.ietf.org/rfc/rfc3194.txt
[7] LAMPA, P. – HAŽMUK, I. Pravidla přidělování IPv6 adres na VUT [online]. c2009, [cit. 2012-05-16]. Dostupné z: http://www.fit.vutbr.cz/CVT/ipv6/lib/exe/fetch.php?media=intro:pravidlaipv6doc.pdf
[8] PARK, S. – MADANAPALLI, S. – JINMEI, T. Considerations on M and O Flags of IPv6 Router Advertisement draft-ietf-ipv6-ra-mo-flags-00.txt [online]. c2004, [cit. 2012-05-17]. Dostupné z: http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-ipv6-ra-mo-flags-00.txt
Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.