Протокол IPv6 Сети и системы телекоммуникаций Созыкин А.В.

План Место протокола IPv6 в модели OSI и TCP/IP Цели создания IPv6 Формат заголовка IPv6 Адреса IPv6 Внедрений IPv6 2

Место в моделях OSI и TCP/IP 3 Физический Модель OSIМодель TCP/IP Канальный Сетевой Транспортный Сеансовый Представления Прикладной Сетевых интерфейсов Сетевой Транспортный Прикладной

Место в стеке протоколов TCP/IP 4 Сетевых интерфейсов Сетевой Транспортный Прикладной EthernetWiFiDSL IPv4 TCPUDP HTTPSMTPDNSFTP ICMP ARPDHCP IPv6

Место в стеке TCP/IP IPv6 (Internet Protocol version 6) – протокол сетевого уровня стека TCP/IP IPv6 используется для передачи данных на сетевом уровне IPv6 – замена IPv4 IPv6 не совместим с IPv4 IPv6 совместим с другими протоколами стека TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, DHCP, DNS и др. 5

Цели создания IPv6 Адресация миллиардов устройств в сети (борьба с нехваткой адресов в IPv6) Упрощение протокола для ускорения работы маршрутизаторов Обеспечение безопасности Качество облуживания 6

Когда был создан IPv6? 7

Когда был создан IPv – проблемная группа проектирования Интернета IETF начала работу над новой версией протокола IP 1998 – IPv6 принят в качестве стандарта RFC 2460 IPv5: Экспериментальный протокол потоковой передачи данных (Streaming Protocol), предложен в 1979 г. Не использовался широко Концепции IPv5 перешли в ATM и MPLS 8

Формат заголовка IPv6 9 4 бита Номер версии 8 бит Дифференцированное обслуживание 16 бит Метка потока 16 бит Длина полезной нагрузки 8 бит Максимальное число транзитных участков 8 бит Следующий заголовок 16 байт IPv6-адрес отправителя Дополнительные заголовки (не обязательно) 16 байт IPv6-адрес получателя

Формат заголовка IPv6 Версия – номер версии протокола IP: 6 Дифференцированное обслуживание – параметры качества обслуживания (перешло в IPv4) Метка потока – сообщение об особенных требованиях к обработке Маршрутизаторы смотрят на метку потока и обрабатывают пакеты по разному Аналог виртуальных каналов в MPLS Метки должны быть настроены на всех маршрутизаторах заранее 10

Формат заголовка IPv6 Длина полезной нагрузки – размер данных в IPv6 пакете (в IPv4 был размер всего пакета) Следующий заголовок – использование дополнительных заголовков Тип следующего необязательного заголовка Последний тип заголовка – протокол транспортного уровня (TCP или UDP) Максимальное число транзитных участков – максимальное число маршрутизаторов, после которого пакет отбрасывается (аналог TTL в IPv4) 11

Что исчезло по сравнению с IPv4? 12

Контрольная сумма В IPv6 отказались от контрольной суммы в заголовке Аргументация: Контрольную сумму необходимо пересчитывать на каждом маршрутизаторе – высокие накладные расходы Каналы связи надежные – ошибок мало Контрольные суммы рассчитываются на канальном и транспортном уровне: достаточно для обнаружения ошибок 13

Фрагментация Маршрутизаторы IPv6 не выполняют фрагментацию Высокие накладные расходы на маршрутизаторе Фрагментацию выполняют хосты, которые отправляют данные Как хост может узнать MTU в сети? 14

Path MTU Discovery Технология, позволяющая хосту определить MTU RFC 1191 – Path MTU Discovery (1990) RFC 1981 – Path MTU Discovery for IPv6 (1996) Маршрутизатор не фрагментирует IP пакет, а отбрасывает его и оправляет хосту ICMP сообщение: ICMP – Тип 3 (Destination Unreachable), код 4 (fragmentation needed and DF set) + размер MTU ICMPv6 – Тип 2 код 0 (Packet Too Big) + MTU Хост отправляет новый пакет с меньшим размером MTU 15

Дополнительные заголовки IPv6 Параметры маршрутизации Параметры получателя Маршрутизация Фрагментация Аутентификация Шифрование 16

Влияние IPv6 на IPv4 Некоторые возможности IPv6 были внесены в IPv4 Качество обслуживания: Поле «Тип сервиса» в заголовке IPv4 было заменено на «Дифференцированное обслуживание», как в IPv6 Безопасность: Аутентификация и шифрование были перенесены в IPv4 в виде технологии IPSec (IP Security) 17

Адресация в IPv6 Адресация – основное отличие IPv6 от IPv4 IPv4 – размер адреса 4 байта IPv6 – размер адреса 16 байт Рассматриваемые варианты размера адреса 8 байт – первоначальное предложение разработчиков IPv6 20 байт – размер адреса в протоколе CLNP (протокол сетевого уровня в стеке OSI) Адреса переменной длинны RFC 4291 (IP Version 6 Addressing Architecture) 18

Форма представления IPv6 адреса Размер адреса IPv6 увеличился, старый формат записи неудобен Новый формат: 8 групп по четыре шестнадцатеричных цифры 8000:0000:0000:0000:0127:AB68:CD45:EF15 19

Сокращения IPv6 адреса Адреса IPv6 часто содержат много нулей, поэтому разработано несколько форм сокращения Ведущие нули в группе можно опустить 8000:0000:0000:0000:0127:AB68:CD45:EF :0000:0000:0000:127:AB68:CD45:EF15 Несколько подряд идущих групп нулей можно пропустить: 8000::127:AB68:CD45:EF15 Как сократить адрес: 8000:0000:0000:0127:0000:AB68:CD45:EF15 20

Специальные IPv6 адреса Localhost ::1 (0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001) Адрес IPv4 в формате IPv6 Используется на время переходного периода, когда применяются обе версии протокола Два двоеточия и затем адрес в десятичном виде ::

Структура IPv6 адреса 22

Типы IPv6 адресов Unicast Адреса хостов в сети (данные получает только один хост) Multicast Групповые адреса (данные получают все хосты в группе) Anycast Групповые адреса (данные получает только один хост в группе) Нет широковещательных адресов Можно использовать групповой адрес FF02::1 23

Область действия IPv6 адресов Link local – адреса для передачи данных в рамках одного сегмента сети (без маршрутизации) Site local – адреса для передачи данных внутри организации (аналог Private адресов в IPv4). Маршрутизируются в сети организации, но недоступны их Интернет Global – глобальные адреса для работы в Интернет В IPv6 интерфейс может иметь несколько адресов разных типов 24

Link local адреса Используются внутри одного сегмента сети Начинаются с FE80::/10 25

Site local адреса Используются внутри одной организации Начинаются с FС00::/7 (сейчас с FD00::/8) Global ID выбирается для каждой организации по алгоритму из RFC 4193 (с высокой долей вероятности уникальный) 26

Global адреса Используются в Интернет Выделяются регистратором ICANN (не должны дублироваться) Сейчас выделяются из диапазона 2000::/3 27

Варианты назначения IPv6 адресов Вручную DHCPv6 Автоматическая конфигурация Формирование Interface ID на основе MAC-адреса - процесс EUI-64 (Extended Unique Identifier, 64 бита) Получение от маршрутизатора Subnet ID и других параметров 28

Процесс EUI-64 29

Автоматическая конфигурация В IPv6 хост может получить от маршрутизатора следующие параметры: Subnet ID, адрес шлюза, адрес DNS-сервера и т.д. Механизм реализации: Хост отправляет ICMPv6 запрос тип 133 код 0 (Router Solicitation) на групповой адрес FF02::2 (all routers) Маршрутизатор, который получил запрос, отвечает ICMPv6 сообщением тип 134 код 0 (Router Advertisement) с параметрами сети Маршрутизаторы периодически рассылают Unsolicited Router Advertisements на групповой адрес FF02::1 (all nodes) 30

Переход на IPv6 IPv4 и IPv6 не совместимы, необходим явный переход на IPv6, заметный для пользователей Интернет Не предполагается, что переход на IPv6 будет быстрым Долгое время будут сосуществовать два протокола Механизмы перехода Dual Stack Туннелирование 6to4 Teredo Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol (ISATAP) 31

Запуск IPv6 в мире IPv6 World Launch 6 июня 2012 г. Компании договорились об использовании IPv6 и внедрении его в свои продукты Cisco, D-Link, Google, Facebook, Yahoo!, Microsoft и др. 32

Внедрение IPv6 Статистика Google: обращение пользователей по IPv6 33

Внедрение IPv6 Статистика Google по странам: Швейцария – 9,53% Румыния – 7,36% Германия – 5,7% США – 5,32% Франция – 4,84% Украина – 1,17% Россия – 0,28% Великобритания – 0,19% 34

Проблемы внедрения IPv6 IPv6 был стандартизован в 1998 IPv6 решает насущную проблему – нехватка адресов IPv4 IPv6 поддерживается всем современным оборудованием, операционными системами и ПО Протокол IPv6 проще, чем IPv4 Почему IPv6 до сих пор не вытеснил IPv4? 35

Проблемы внедрения IPv6 IPv6 не совместим с IPv4 Требуется полная замена, заметная для пользователей Для многих проблем IPv4 удалось найти решение (хотя бы временное) Нехватка IPv4-адресов – NAT Низкая безопасность – IPSec Качество обслуживания – Дифференцированное обслуживание Люди и организации не понимают, зачем переходить на IPv6 36

Итоги Место протокола IPv6 в модели OSI и TCP/IP Цели создания IPv6 Формат заголовка IPv6 Адреса IPv6 Внедрений IPv6 37

Вопросы 38