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IPv6 Neighbor Discovery

ZUSAMMENFASSUNG Neighbor Discovery ist ein für IPv6-Datenverkehr verwendetes Protokoll, das verschiedenen Knoten im selben Link ermöglicht, ihre Existenz mit ihren Nachbarn zu werben und über die Existenz der Nachbarn zu erfahren.

IPv6 Neighbor Discovery – Überblick

Neighbor Discovery ist ein Protokoll, mit dem verschiedene Knoten im selben Link ihre Existenz ihren Nachbarn anzeigen und über die Existenz der Nachbarn erfahren können.

Router und Hosts (Knoten) verwenden Neighbor Discovery (ND)-Nachrichten, um die Link-Layer-Adressen der Nachbarn zu bestimmen, die sich in den angeschlossenen Links befinden, und um ungültige Cache-Einträge zu überschreiben. Hosts verwenden ND auch, um benachbarte Router zu finden, die Pakete im Namen der Lösung weitergeleitet können.

Darüber hinaus nutzen Knoten ND, um aktive Verfolgung der Fähigkeit, Nachbarn zu erreichen. Wenn ein Router (oder der Pfad zu einem Router) ausfällt, suchen Knoten aktiv nach Alternativen, um das Ziel zu erreichen.

In diesem Abschnitt werden die folgenden Themen erörtert:

Verbesserungen gegenüber IPV4-Protokollen

IPv6 Neighbor Discovery entspricht einer Reihe von IPv4-Protokollen: ARP, ICMP Router Discovery und ICMP Redirect. Neighbor Discovery bietet jedoch viele Verbesserungen gegenüber dem IPv4-Protokollsatz. Mit diesen Verbesserungen werden Folgendes erzielt:

  • Routererkennung– Wie ein Host Router auf einem angeschlossenen Link lokalisiert.

  • Prefix-Erkennung: Wie ein Host Präfixe für Adressen auf einem verbundenen Link entdeckt. Knoten verwenden Präfixe, um zwischen Zielen auf einem verbundenen Link und den Zielen zu unterscheiden, die es nur über einen Router erreichen kann.

  • Parametererkennung: Wie ein Knoten verschiedene Parameter (Verbindungsparameter oder Internetparameter) lernt, die er in ausgehenden Paketen eingibt.

  • Adressauflösung: Wie ein Knoten nur eine IPv6-Zieladresse verwendet, um eine Link-Layer-Adresse für Ziele in einer verbundenen Verbindung zu bestimmen.

  • Next-Hop-Festlegung: Der Algorithmus, den ein Knoten zur Zuordnung einer IPv6-Zieladresse einer Nachbar-IPv6-Adresse (entweder dem nächsten Router-Hop oder dem Ziel selbst) verwendet, an den er Datenverkehr für das Ziel senden möchte.

  • Nachbar-Unerreichbarkeitserkennung– So bestimmt ein Knoten, dass er keinen Nachbarn mehr erreichen kann.

  • Adressenerkennung duplizieren: Wie ein Knoten ermittelt, ob eine Adresse bereits von einem anderen Knoten verwendet wird.

Ein Router multicastt regelmäßig eine Router-Ankündigung von jeder seiner Multicastschnittstellen und gibt die Verfügbarkeit bekannt. Hosts lauschen diesen Ankündigungen zur automatischen Adresskonfiguration und Erkennung von link-lokalen Adressen der benachbarten Router. Beginnt ein Host, multicastt er eine Router-Werbung, um sofortige Werbung zu erbitten.

Die Router-Erkennungsmeldungen stellen kein Routing-Protokoll dar. Sie ermöglichen Hosts die Entdeckung der Existenz benachbarter Router, werden jedoch nicht verwendet, um zu bestimmen, welcher Router am besten zu einem bestimmten Ziel passt.

Neighbor Discovery verwendet die folgenden Internet Control Message Protocol Version 6 (ICMPv6)-Nachrichten: Router-Werbung, Router-Werbung, Nachbarschaftswerbung, Neighbor Advertisement und Redirect.

Neighbor Discovery für IPv6 ersetzt die folgenden IPv4-Protokolle: Router Discovery (RDISC), Address Resolution Protocol (ARP) und ICMPv4 Redirect.

Junos OS Version 9.3 und höher unterstützt Secure Neighbor Discovery (SEND). SEND ermöglicht Ihnen die Sicherung von Neighbor Discovery Protocol (NDP)-Nachrichten. Dies gilt für Umgebungen, in denen die physische Sicherheit eines Links nicht gewährleistet ist und Angriffe auf NDP-Nachrichten ein Problem sind. Der Junos OS sichert NDP-Nachrichten über verschlüsselungsgenerierte Adressen (CGAs).

Routererkennung

Router-Ankündigungen können eine Liste von Präfixen enthalten. Diese Präfixe werden für die Adressautokonfiguration, zum Verwalten einer Datenbank von Onlink-Präfixen (auf derselben Datenverbindung) und zur Erkennung von Adressen für Duplizierung verwendet. Wenn ein Knoten über eine Onlink-Verbindung steht, werden Pakete an diesen Knoten weitergeleitet. Wenn der Knoten nicht onlink ist, werden die Pakete zu berücksichtigen an den nächsten Router gesendet. Für IPv6 kann jedes Präfix in der Präfixliste eine Präfixlänge, eine gültige Lebensdauer des Präfixs, eine bevorzugte Lebensdauer des Präfixs, einen Onlink-Flag und einen Auto-Konfigurations-Flag enthalten. Diese Informationen ermöglichen die automatische Adresskonfiguration und das Festlegen von Linkparametern wie MTU (MTU) und Hop-Limitierung.

Adressauflösung

Für IPv6 ersetzt ICMPv6 Neighbor Discovery das Address Resolution Protocol (ARP) zum Lösen von Netzwerkadressen zu Adressen auf Linkebene. Die Neighbor Discovery handhabt auch Änderungen in Link-Layer-Adressen, eingehendem Load Balancing, Anycast-Adressen und Proxy-Ankündigungen.

Knoten, die die Link-Layer-Adresse eines Zielknotens anfragen, multicasten eine Neighbor Solicitation-Nachricht mit der Zieladresse. Das Ziel sendet eine Nachbar-Ankündigung mit seiner Link-Layer-Adresse.

Neighbor-Werbung und Werbebotschaften werden zum Erkennen doppelter Unicast-Adressen auf demselben Link verwendet. Die automatische Konfiguration einer IP-Adresse hängt davon ab, ob in diesem Link eine mehrfache Adresse vorhanden ist. Mehrfache Adressenerkennung ist für die automatische Konfiguration erforderlich.

Nachbar-Werbung und Werbebotschaften werden ebenfalls zur Erkennung der Nachbar-Unerreichbarkeit verwendet. Die Nachbar-Unerreichbarkeitserkennung beinhaltet die Erkennung des Vorhandenseins eines Zielknotens auf einer bestimmten Verbindung.

Umleiten

Weiterleitungsmeldungen werden gesendet, um einen Host eines besseren Next-Hop-Routers zu einem bestimmten Ziel oder einem Onlink-Nachbarn zu informieren. Dies ist ähnlich wie ICMPv4 Redirect. Ähnlich wie bei der ICMPv4 Redirect-Funktion wird die ICMPv6-Weiterleitungsnachricht von Routern verwendet, um die On-Link-Hosts eines besseren Next-Hop für ein bestimmtes Ziel zu informieren. Die Router sollen den Hosts dabei helfen, die effizientesten lokalen Routing-Entscheidungen zu treffen.

SLAAC

Zusätzlich zu all den anderen Verbesserungen, die es für die Netzwerkwelt mit sich bringt, ermöglicht Neighbor Discovery auch die Adressautokonfiguration, und zwar Stateless Address AutoConfiguration (SLAAC). IPv6 behält die Funktion für die zustandsbehaftete Adressenzuweisung über DHCPv6 (und statische Zuweisung) bei, SLAAC bietet jedoch eine lightweight-Adressenkonfigurationsmethode, die in vielen Fällen wünschenswert sein könnte.

SLAAC bietet Plug-and-Play-IP-Konnektivität in zwei Phasen: Phase 1: Zuweisung von verbindungsspezifischen Adressen; und in Phase 2: Globale Adressenzuweisung.

  • Phase 1 – Schritte für die lokale Konnektivität:

    1. Link-Local Address Generation: Wenn eine Multicast-fähige IPv6-fähige Schnittstelle eingerichtet wird, generiert der Knoten eine link-lokale Adresse für diese Schnittstelle. Dies erfolgt durch Anfügen einer Schnittstellenkennung an das link-lokale Präfix (FE80::/10). Die automatisch generierte linke lokale Adresse kann nicht gelöscht werden. Es kann jedoch auch eine neue link-lokale Adresse manuell eingegeben werden, wodurch die automatisch generierte link-lokale Adresse überschreibt.

    2. Duplikaterkennung: Bevor der Knoten der neuen lokalen Link-Adresse eine Eigene Schnittstelle zuweisen kann, überprüft er, ob die Adresse eindeutig ist. Dies wird durch das Senden einer Neighbor Solicitation-Nachricht an die neue Adresse erreicht. Wenn eine Antwort vorhanden ist, sehen Sie die Adresse als Duplikat an, und der Prozess endet, so dass ein Bedienereingriff erforderlich ist.

    3. Zuweisung lokaler Adressen: Wenn die Adresse eindeutig ist, weist der Knoten sie der Schnittstelle zu, für die sie generiert wurde.

    An diesem Punkt hat der Knoten IPv6-Konnektivität zu allen anderen Knoten auf der gleichen Verbindung. Phase 2 kann nur von Hosts abgeschlossen werden. Die Schnittstellenadressen des Routers müssen auf andere Mittel konfiguriert werden.

  • Phase 2– Schritte für die globale Konnektivität:

    1. Router-Ankündigung: Der Knoten sendet eine Router-Ankündigung, um alle on-link-Router dazu zu auffordern, Router-Ankündigungen zu senden. Wenn der Router die Unterstützung für eine statusfreie automatische Konfiguration aktiviert, enthält die Router-Ankündigung ein Subnetz-Präfix zur Verwendung durch benachbarte Hosts.

    2. Globale Adressgenerierung: Sobald ein Subnetz-Präfix von einem Router empfangen wird, generiert der Host eine globale Adresse, indem er die Schnittstellen-ID an das angegebene Präfix anfüge.

    3. Mehrfache Adressenerkennung: Der Host führt erneutDuplicate Address Detection (DAD) aus, dieses Mal für die neue globale Adresse. 4. Globale Adressenzuweisung: Wenn die Adresse kein Duplikat ist, weist der Host sie der Schnittstelle zu.

    Dieser Prozess gewährleistet die vollständige globale IPv6-Konnektivität ohne manuelle Hostkonfiguration und nur sehr wenig Routerkonfiguration.

Unterstützte IcMP-Routererkennungs- und IPv6 Neighbor Discovery-Standards

Junos OS unterstützt in erheblichem Rahmen die folgenden RFCs, die Standards für das Internet Control Message Protocol (ICMP für IP Version 4 [IPv4]) und Neighbor Discovery (für IP Version 6 [IPv6]) definieren.

  • RFC 1256, Erkennungsmeldungen für ICMP-Router

  • RFC 4861, Neighbor Discovery für IP-Version 6 (IPv6)

  • RFC 2462, IPv6 Statuslose Adressautokonfiguration

  • RFC 2463, Internet Control Message Protocol (ICMPv6) für die Spezifikation für Internet Protocol Version 6 (IPv6)

  • RFC 4443, Internet Control Message Protocol (ICMPv6) für die Spezifikation für Internet Protocol Version 6 (IPv6)

  • RFC 4861, Neighbor Discovery für IP-Version 6 (IPv6)

  • RFC 4862, IPv6 Statuslose Adressautokonfiguration

  • RFC 8335, PROBE: Ein Dienstprogramm für Sondierungsschnittstellen

Beispiel: Konfigurieren von IPv6-Schnittstellen und Ermöglichen der Neighbor Discovery

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie der Router oder Switch so konfiguriert wird, dass IPv6-Neighbor Discovery-Nachrichten gesendet werden.

Anforderungen

In diesem Beispiel ist über die Initialisierung des Geräts hinaus keine besondere Konfiguration erforderlich.

Übersicht

In diesem Beispiel sind alle Schnittstellen in der Beispieltopologie mit IPv6-Adressen konfiguriert. Wenn Sie die IPv6-Funktionalität in Ihr LAN, Rechenzentrum oder Kundennetzwerk erweitern möchten, sollten Sie möglicherweise die automatische Konfiguration von Statuslosen Adressen (Stateless Address Auto-Configuration, SLAAC) verwenden, d. h. die Konfiguration der Router-Ankündigungen. SLAAC ist ein IPv6-Protokoll, das einige ähnliche Funktionen wie DHCP in IPv4 bietet. Mithilfe von SLAAC können Netzwerk-Hosts eine global eindeutige IPv6-Adresse automatisch anhand des Präfixs konfigurieren, das von einem nahegelegenen Router in einer Router-Ankündigung angegeben wird. Auf diese Art enthebt es die Notwendigkeit, jede Schnittstelle in einem bestimmten Abschnitt des Netzwerks explizit zu konfigurieren. Die Annoncen von Routern sind standardmäßig deaktiviert, und Sie müssen es ihnen ermöglichen, SLAAC zu nutzen.

Zum Konfigurieren des Routers zum Senden von Router-Werbebotschaften müssen Sie mindestens die folgenden Anweisungen in der Konfiguration enthalten. Alle anderen Konfigurationseinstellungen für Router sind optional.

Um die Neighbor Discovery zu konfigurieren, fügen Sie die folgenden Anweisungen bei. Router-Ankündigungen werden pro Schnittstelle konfiguriert.

Topologie

Abbildung 1 zeigt eine vereinfachte Beispieltopologie.

Abbildung 1: Topologie entdecken von ICMP-Routern ICMP Router Discover Topology

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie Sie sicherstellen, dass alle mit den Subnetzen in der Beispieltopologie verbundenen IPv6-Hosts automatisch eine lokale EUI-64-Adresse konfigurieren können.

CLI Quick Configuration zeigt die Konfiguration aller Geräte in Abbildung 1. #d11e197__d11e365 die Schritte auf Device R1.

Konfiguration

Verfahren

CLI-Konfiguration

Um dieses Beispiel schnell konfigurieren zu können, kopieren Sie die folgenden Befehle, fügen Sie diese in eine Textdatei ein, entfernen Sie alle Zeilenbrüche, ändern Sie alle Details, die zur Übereinstimmung mit der Netzwerkkonfiguration erforderlich sind, und kopieren Sie die Befehle, und fügen Sie die Befehle CLI der Hierarchieebene [edit] ein.

Gerät R1

Gerät R2

Gerät R3

Gerät R4

Schritt-für-Schritt-Verfahren

Im folgenden Beispiel müssen Sie durch verschiedene Ebenen in der Konfigurationshierarchie navigieren. Anweisungen dazu finden Sie unter Verwenden des CLI-Editors im Konfigurationsmodus CLI Benutzerhandbuch.

So konfigurieren Sie eine IPv6 Neighbor Discovery:

  1. Konfigurieren Sie die Netzwerkschnittstellen.

    In diesem Beispiel werden mehrere Loopback-Schnittstellenadressen zum Simulieren angeschlossener Netzwerke gezeigt.

  2. Nachbarerkennung aktivieren.

Ergebnisse

Bestätigen Sie ihre Konfiguration im Konfigurationsmodus, indem Sie die Befehle show interfaces show protocols eingeben. Wenn in der Ausgabe die beabsichtigte Konfiguration nicht angezeigt wird, wiederholen Sie die Konfigurationsanweisungen in diesem Beispiel, um sie zu korrigieren.

Wenn Sie die Konfiguration des Geräts bereits durchgeführt haben, geben Sie das Commit aus dem Konfigurationsmodus ein.

Überprüfung

Um zu bestätigen, dass die Konfiguration ordnungsgemäß funktioniert, führen Sie diese Aufgabe aus:

Prüfen der Schnittstellen

Zweck

Stellen Sie sicher, dass die Schnittstellen verfügbar sind, und zeigen Sie die zugewiesenen EUI-64-Adressen an.

Aktion

Geben Sie im Betriebsmodus den Befehl show interfaces terse ein.

Bedeutung

Die Ausgabe zeigt, dass alle Schnittstellen mit der IPv6 -Adressfamilie (inet6) konfiguriert sind. Jede IPv6-fähige Schnittstelle verfügt über zwei IPv6-Adressen. eine lokale Link-Adresse und eine globale Adresse. Die globalen Adressen sind mit den in Abbildung 1 dargestellten adressen übereinstimmend. Junos OS automatisch eine link-lokale Adresse für jede Schnittstelle, die für den IPv6-Betrieb aktiviert ist. Alle lokalen Link-Adressen beginnen mit dem Präfix fe80::/64. Der Hostbereich der Adresse ist ganze 64 Bits lang und entspricht der link-lokalen Schnittstellenkennung. Wenn eine Schnittstellenadresse mithilfe der Anweisung konfiguriert wird, entspricht die Schnittstellenkennung eui-64 der Schnittstellenkennung der lokalen Link-Adresse. Der Grund dafür ist, dass linke lokale Adressen gemäß der EUI-64-Spezifikation codiert sind.

Ping an den Schnittstellen

Zweck

Überprüfen der Konnektivität zwischen den direkt verbundenen Schnittstellen.

Aktion
  1. Bestimmen der IPv6-Schnittstellenadresse des Remote-Routers.

    Führen Sie auf Gerät R2 den Befehl für die Schnittstelle aus, die direkt mit Dem Gerät R1 verbunden ist, und kopieren Sie die globale Adresse in den Erfassungspuffer show interfaces terse Ihres Terminal Emulator.

  2. Führen Sie auf Gerät R1 den Befehl ping aus und verwenden Sie die globale Adresse, die Sie kopiert haben.

Bedeutung

Junos OS verwendet denselben Ping-Befehl sowohl für IPv4- als auch IPv6-Tests. Das Fehlen eines Interior Gateway Protocol (IGP) im Netzwerk beschränkt die Ping-Tests auf direkt verbundene Nachbarn. Wiederholen Sie den Ping-Test für andere direkt verbundene Nachbarn.

Prüfen des IPv6 Neighbor Cache

Zweck

Anzeige von Informationen über die IPv6-Nachbarn.

Nach dem Führen von Ping-Tests können Sie eine Einträge für Schnittstellenadressen im IPv6-Nachbar-Cache finden.

Aktion

Geben Sie im Betriebsmodus den Befehl show ipv6 neighbors ein.

Bedeutung

In IPv6 wurde das Address Resolution Protocol (ARP) durch das Neighbor Discovery Protocol (NDP) ersetzt. Der IPv4-Befehl show arp wird durch den IPv6-Befehl show ipv6 neighbors ersetzt. Die bei diesem Befehl angezeigten wichtigen Informationen sind die IP-Adresse, die MAC-Adresse (Link Layer) und die Schnittstelle.

Überprüfung der Ankündigungen von IPv6-Routern

Zweck

Stellen Sie sicher, dass Geräte mithilfe von SLAAC dem Netzwerk hinzugefügt werden können, indem sichergestellt wird, dass die Router-Ankündigungen ordnungsgemäß funktionieren.

Aktion

Geben Sie im Betriebsmodus den Befehl show ipv6 router-advertisement ein.

Bedeutung

Die Ausgabe zeigt, dass Router-Ankündigungen an die Schnittstellen von Gerät R1 gesendet und empfangen werden, und weist darauf hin, dass sowohl Geräte-R1 als auch die direkt verbundenen Nachbarn konfiguriert sind, um Router-Ankündigungen zu generieren.

Tracing Neighbor Discovery-Ereignisse

Zweck

Führen Sie eine zusätzliche Validierung durch Verfolgen von Router-Werbeanzeigen durch.

Aktion
  1. Konfigurieren Sie Trace-Abläufe.

  2. Führen Sie den show log Befehl aus.