Полезные статьи

Картинка, которая может ввести в ступор привыкших к IPv4 специалистов:

    R6#sh ipv6 interface brief
    FastEthernet0/0            [up/up]
        FE80::218:18FF:FE45:F0E2
        1::1
        1::2
        1::3
        1::4
        1::5
        1::6
        1::7
        1::8
        1::9
        1::10
        1::100:500
        2::1
        2::2

Причём каждый из этих адресов может быть использован наравне с другими. Как так?

Важные изменения в IPv6

1.     Адресов на интерфейсе может быть много.
2.     У адресов есть scope - область видимости или область действия.
3.     Активно используются адреса с областью действия в пределах сегмента - так называемые link-local.
4.     Адреса могут быть сгенерированы самостоятельно.

Теперь подробнее.

1. Много адресов на интерфейсе

Конечно можно возразить, что в IPv4 тоже были различные методы, как назначить на интерфейс несколько адресов (secondary, alias и так далее). Но в IPv6 их сделали равными, и это открывает широкие возможности.

К примеру, узел может использовать один адрес для связи в своей локальной сети, другой адрес для связи в пределах организации и третий - для доступа в Интернет. Или сразу 10 для доступа в Интернет - на каждый сайт отправлять запросы с нового адреса.

Также узел может быть доступен одновременно сразу через двух провайдеров безо всяких BGP: по одному адресу через одного, по другому адресу - через второго.

Введён механизм предпочтения и старения адресов, с помощью которого можно делать плавную смену адресов в сети. На первом этапе все запросы начинают отправляться с новых адресов, но узлы продолжают откликаются и на старые тоже. Затем ещё через некоторое время старые адреса полностью списываются в утиль.

На первый взгляд может показаться "Ну и ладно", однако такие маленькие детали приведут к совсем другой логике назначения адресов.

2. Scope

Формально область действия была и у адресов в IPv4.

Есть link-local адреса. Они обычно известны под кодовым именем "$@#*!!! Опять DHCP не работает!" и выбираются из диапазона 169.254.0.0/16. И вообще-то у них есть функции помимо "Дать админу понять, что его DHCP-сервер не выдаёт адреса".

Во-первых, такой адрес может быть автоматически сгенерирован самим устройством. Во-вторых, он вполне подходит для связи внутри сети. Ограничение: он вообще-то не должен маршрутизироваться, ибо Link-local.

Кроме них, RFC 1918 задаёт три диапазона приватных адресов: всеми любимый 192.168.0.0/16, большой 10.0.0.0/8 и незаслуженно забываемый 172.16.0.0/12 (т.е. от 172.16.0.0 до 172.31.255.255). Они маршрутизируются, но только в пределах вашей внутренней сети. Для связи в Интернете их использовать нельзя.

Наконец, есть (недостаточно) много уникальных ("публичных", "белых") адресов, которые выдаются в пользование организациям и провайдерам и подходят для связи в глобальном масштабе.

Существенное ограничение IPv4: нельзя использовать эти адреса одновременно. Либо link-local, и сиди без связи с другими сетями, либо приватные, но без NAT в Интернет не попасть, или публичные, которые подходят для всего, но нынче в страшном дефиците.

В IPv6 одновременно можно использовать адреса с разной областью действия. Надо постучаться к соседу по сети - используем link-local. Пошли в Интернет - берём глобально-уникальный.

Для узлов предусмотрены три варианта адресов:

• Link-local. Диапазон FE80::/10. Обязан быть на всех узлах с IPv6. Создаётся узлом самостоятельно (например, по EUI-64), либо можем задать его ручками. Как следует из названия, действует в пределах сегмента, поэтому уникальность требуется только в пределах этого сегмента (как у MAC-адресов, например). Отсюда на разных интерфейсах может быть одинаковым.
• Unique-local address (ULA). Это аналог "приватных" адресов. Scope - вообще говоря, глобальный (RFC 4193), но в Интернете их маршрутизировать никто не обязан, поэтому в большинстве случаев будут срезаться провайдером, например. Назначать можно по аналогии с адресами 192.168..., только теперь их много больше, поэтому вероятность выбрать одинаковые гораздо ниже.
  Примечание: В IPv4 есть одна неприятная ситуация с приватными адресами, когда фирма А покупает фирму Б, и в этих фирмах используется одинаковая сеть (в худшем случае 10.0.0.0/8). Сращивать их - головная боль. Хотя адреса ULA можно брать любые, рекомендуется их генерировать случайным образом и заносить в один из общественных каталогов (например сюда). Это гарантирует очень маленькую вероятность пересечения. Если же вы возьмёте "красивые" адреса ULA, и потом вам придётся сращивать одинаковые сети на пару с другим таким же админом - сами виноваты.
• Глобально уникальные адреса. Таких больше всего. Маршрутизируются, уникальны на всей планете и т.д.

Примечание: Ранее существовали т.н. site-local адреса со своей областью действия - одной площадкой (site). Но разработчики IPv6 пришли к выводу, что понятие площадки слишком мутное, и от site-local отказались в пользу ULA.

Кроме общего понятия "область действия", у каждого конкретного адреса на конкретном интерфейсе возникает зона действия. Это часть топологии, на которую распространяется область действия данного адреса с данного интерфейса. Для программистов обычно предлагается такое объяснение: область действия - это абстрактный класс, а зона действия - экземпляр класса. Например, у link-local-адреса на интерфейсе Fa0/0 зоной действия будет сегмент сети, подключенный к интерфейсу Fa0/0.

Границы зон проходят по узлам. Отсюда link-local адреса на разных интерфейсах маршрутизатора будут лежать в разных зонах.

Визуализировать области действия и зоны действия поможет картинка:

Побочный эффект: возникает двусмысленность. Если мы говорим "Отправь пакет на FE80::101", то встречный вопрос будет "На который из интерфейсов?", потому что данный адрес может быть на любом из интерфейсов. Поэтому для link-local адресов обязательно уточняется интерфейс, который будет использоваться. В Windows используется записи вида FE80::1%5 , где после символа "%" идёт ID интерфейса. В Linux применяется название (FE80::1%eth0).

3. Польза от link-local адресов

Возможность одновременно использовать адреса разных типов открывает очень интересные возможности.

Возьмём вот такую топологию:

Сколько подсетей нужно, чтобы у нас была связь по IP между компьютером и сервером?

В IPv4 понадобится 4 подсети, и даже если мы будем брать сети /31, это 8 адресов.

Сколько подсетей понадобится настроить в IPv6?

Правильный ответ: Две, одна между компьютером и Router0, а другая между сервером и Router2. Остальные адреса могут быть link-local, их можно сгенерировать автоматически.

Как так?

А очень просто. Маршрутизация работает хоп за хопом. На каждом этапе нам нужно знать только исходящий интерфейс и адрес следующего перехода, причём физический, а IP нам нужен постольку-поскольку.

На компьютере мы настраиваем в качестве адреса шлюза link-local адрес маршрутизатора Router0. На Router0 достаточно создать или получить с помощью динамической маршрутизации маршрут до адреса сервера через link-local адрес Router1. У Router1 будет маршрут через link-local роутера Router2. Router2 сможет осуществить доставку до сервера, поскольку сервер непосредственно к нему и подключен. Обратно точно так же.

Проверим.

Включим маршрутизацию IPv6

Router#conf t
Router(config)#ipv6 unicast-routing

Включим IPv6 на интерфейсах, адреса link-local создадутся автоматически

Router(config)#interface fa0/0
Router(config-if)#ipv6 enable
Router(config-if)#interface fa0/1
Router(config-if)#ipv6 enable
Router(config-if)#end
Router#

Проверяем:

Router#show ipv6 interface brief

FastEthernet0/0 [up/up]

FE80::201:C7FF:FE8D:B001

FastEthernet0/1 [up/up]

FE80::201:C7FF:FE8D:B002

Настраиваем глобальные адреса

Router0#conf t
Router0(config)#interface fa0/0
Router0(config-if)#ipv6 address 1::1/64

Router2#conf t
Router2(config)#interface fa0/1
Router2(config-if)#ipv6 address 2::1/64

Обратите внимание, что на компьютерах в общем случае ничего настраивать не нужно, адреса будут автоматически получены. Каким образом - тема отдельной статьи.

Наконец, понадобится маршрутизация. Настроим OSPFv3.

Router0#conf t
Router0(config)#ipv6 router ospf 1
%OSPFv3-4-NORTRID: OSPFv3 process 1 could not pick a router-id,please configure manually

!Обратите внимание, нужно настроить router-id, для каждого из роутеров свой уникальный
Router0(config-rtr)#router-id 1.0.0.0

Router0(config-rtr)#exit

Router0(config)#interface fa0/0

Router0(config-if)#ipv6 ospf 1 area 0

Router0(config-if)#interface fa0/1

Router0(config-if)#ipv6 ospf 1 area 0

Повторяем процедуру на остальных роутерах (меняя router-id, само собой). После этого у нас установится соседство (по link-local адресам!), и в таблицу маршрутизации попадут нужные маршруты.

Router#sh ipv6 route

IPv6 Routing Table - 4 entries

Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, R - RIP, B - BGP

U - Per-user Static route, M - MIPv6

I1 - ISIS L1, I2 - ISIS L2, IA - ISIS interarea, IS - ISIS summary

O - OSPF intra, OI - OSPF inter, OE1 - OSPF ext 1, OE2 - OSPF ext 2

ON1 - OSPF NSSA ext 1, ON2 - OSPF NSSA ext 2

D - EIGRP, EX - EIGRP external

C 1::/64 [0/0]

via ::, FastEthernet0/0

L 1::1/128 [0/0]

via ::, FastEthernet0/0

O 2::/64 [110/3]

via FE80::201:63FF:FE59:4501, FastEthernet0/1

После чего можно убедиться, что всё работает.

На грани экстрима: можно обойтись всего двумя глобальными адресами (на компьютер и на сервер). Однако в этом случае на Router0 и Router2 придётся создавать статические маршруты до компьютера и сервера, соответственно, поскольку сами роутеры об этих адресах не узнают. Затем можно сделать редистрибуцию в OSPF и проверить, что связь даже в таком странноватом случае будет.

Вывод: для транзита трафика достаточно использовать link-local адреса. Глобально-уникальные адреса и ULA нужны будут только в том случае, если вы хотите обратиться к самому устройству (к примеру, зайти на роутер по SSH).

Несомненный плюс маршрутизации по link-local адресам в том, что убирается привязка к конкретной адресации. Можно привести такую аналогию: в IPv4 маршрут записывался через названия улиц и домов - "По улице Ленина до дома 51 и направо". В IPv6 маршрут можно записать как "два светофора прямо, на третьем направо". В случае смены адресации ("переименования улиц") маршруты IPv4 нужно перестраивать заново, а в IPv6 всё продолжит работать как обычно.

4. Автоматическое назначение адресов

Про EUI-64 разъяснение было ранее, но сама тема в целом достойна отдельной статьи.

Александр Щербинин (с) 2014

Google

Копирование материала и его публикация на других сайтах запрещены. Если вы хотите поделиться статьёй - поставьте ссылку на эту страницу или воспользуйтесь кнопками соц.сетей.

Поделиться: