IPv6 Neighbor Discovery

Verbesserungen gegenüber IPv4-Protokollen

IPv6 Neighbor Discovery entspricht einer Reihe von IPv4-Protokollen: ARP, ICMP Router Discovery und ICMP Redirect. Die Nachbarsuche bietet jedoch viele Verbesserungen gegenüber den IPv4-Protokollen. Diese Verbesserungen adressieren Folgendes:

• Routererkennung: Wie ein Host Router lokalisiert, die sich auf einem angeschlossenen Link befinden.

• Präfixerkennung: Wie ein Host Adresspräfixe für Ziele erkennt, die sich auf einer angeschlossenen Verbindung befinden. Knoten verwenden Präfixe, um zwischen Zielen zu unterscheiden, die sich auf einer angeschlossenen Verbindung befinden, und Zielen, die nur über einen Router erreicht werden können.

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

• Adressauflösung: Wie ein Knoten nur eine IPv6-Zieladresse verwendet, um eine Link-Layer-Adresse für Ziele auf einem angeschlossenen Link zu bestimmen.

• Bestimmung des nächsten Hops: Der Algorithmus, den ein Knoten verwendet, um eine IPv6-Zieladresse einer benachbarten IPv6-Adresse (entweder dem nächsten Router-Hop oder dem Ziel selbst) zuzuordnen, an die er Datenverkehr für das Ziel senden möchte.

• Erkennung der Nichterreichbarkeit von Nachbarn: Wie ein Knoten feststellt, dass er einen Nachbarn nicht mehr erreichen kann.

• Erkennung doppelter Adressen: Wie ein Knoten bestimmt, ob eine Adresse bereits von einem anderen Knoten verwendet wird.

Ein Router sendet in regelmäßigen Abständen von jeder seiner Multicastschnittstellen eine Multicast-Anzeige und kündigt deren Verfügbarkeit an. Hosts lauschen auf diese Ankündigungen für die automatische Adresskonfiguration und die Erkennung von verbindungslokalen Adressen der benachbarten Router. Wenn ein Host gestartet wird, sendet er eine Multicasting-Aufforderung an einen Router, um sofortige Ankündigungen anzufordern.

Die Routererkennungsnachrichten stellen kein Routingprotokoll dar. Sie ermöglichen es Hosts, die Existenz benachbarter Router zu erkennen, werden aber nicht verwendet, um zu bestimmen, welcher Router am besten geeignet ist, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.

Die Nachbarsuche verwendet die folgenden ICMPv6-Nachrichten (Internet Control Message Protocol, Version 6): Routeranforderung, Routerankündigung, Nachbaranwerbung, Nachbarankündigung und Umleitung.

Die Nachbarsuche für IPv6 ersetzt die folgenden IPv4-Protokolle: Routersuche (RDISC), Address Resolution Protocol (ARP) und ICMPv4-Umleitung.

Junos OS Version 9.3 und höher unterstützt Secure Neighbor Discovery (SEND). Mit SEND können Sie NDP-Nachrichten (Neighbor Discovery Protocol) sichern. Er eignet sich für Umgebungen, in denen die physische Sicherheit einer Verbindung nicht gewährleistet ist und Angriffe auf NDP-Nachrichten ein Problem darstellen. Das Junos OS sichert NDP-Nachrichten durch kryptografisch generierte Adressen (CGAs).

Router-Erkennung

Routerankündigungen können eine Liste von Präfixen enthalten. Diese Präfixe werden für die automatische Adresskonfiguration, zur Verwaltung einer Datenbank mit Onlink-Präfixen (auf derselben Datenverbindung) und zur Erkennung von Duplikationsadressen verwendet. Wenn ein Knoten im Verbindung ist, leitet der Router Pakete an diesen Knoten weiter. Ist der Knoten nicht im Link, werden die Pakete zur Prüfung an den nächsten Router gesendet. Bei IPv6 kann jedes Präfix in der Präfixliste eine Präfixlänge, eine gültige Lebensdauer für das Präfix, eine bevorzugte Lebensdauer für das Präfix, ein Onlink-Flag und ein Autokonfigurations-Flag enthalten. Diese Informationen ermöglichen die automatische Adresskonfiguration und die Einstellung von Verbindungsparametern, wie z. B. die maximale MTU-Größe (Transmission Unit) und die Hop-Grenze.

Junos OS Version 22.4R1 und höher unterstützt NAT64-IPv6-Adresspräfix-Routerankündigung. Der Router kündigt das konfigurierte IPv6-Adresspräfix NAT64 in den Routerankündigungspaketen an. Sie können bis zu 3 NAT64-IPv6-Adresspräfixe pro Schnittstelle konfigurieren.

Sie können das IPv6-Adresspräfix NAT64 mit dem folgenden Befehl konfigurieren: set protocols router-advertisement interface <interface-name> nat-prefix <prefix>.

Sie können die Ankündigungszeit des Routers mit dem Befehl set protocols router-advertisement interface <interface-name> nat-prefix <prefix> lifetime <lifetime>.

Adressenauflösung

Bei IPv6 ersetzt ICMPv6 Neighbor Discovery das Address Resolution Protocol (ARP) für die Auflösung von Netzwerkadressen in Link-Level-Adressen. Die Nachbarerkennung verarbeitet auch Änderungen an Link-Layer-Adressen, eingehendem Load Balancing, Anycastadressen und Proxyankündigungen.

Knoten, die die Link-Layer-Adresse eines Zielknotens anfordern, multicasten eine Neighbor Solicitation-Nachricht mit der Zieladresse. Das Ziel sendet eine Neighbor Advertisement-Nachricht zurück, die seine Link-Layer-Adresse enthält.

Nachbarwerbungs- und Werbenachrichten werden verwendet, um doppelte Unicastadressen auf demselben Link zu erkennen. Die automatische Konfiguration einer IP-Adresse hängt davon ab, ob dieser Link eine doppelte Adresse enthält. Die Erkennung doppelter Adressen ist eine Voraussetzung für die automatische Konfiguration.

Nachbarwerbungs- und Werbenachrichten werden auch zur Erkennung der Nichterreichbarkeit von Nachbarn verwendet. Bei der Erkennung der Nichterreichbarkeit von Nachbarn wird das Vorhandensein eines Zielknotens auf einer bestimmten Verbindung erkannt.

Umleiten

Umleitungsnachrichten werden gesendet, um einen Host über einen besseren Next-Hop-Router zu einem bestimmten Ziel oder einem Onlink-Nachbarn zu informieren. Dies ist vergleichbar mit der ICMPv4-Weiterleitung. Ähnlich wie bei der ICMPv4-Umleitungsfunktion wird die ICMPv6-Umleitungsnachricht von Routern verwendet, um On-Link-Hosts über einen besseren nächsten Hop für ein bestimmtes Ziel zu informieren. Die Router sollen es den Hosts ermöglichen, möglichst effiziente lokale Routing-Entscheidungen zu treffen.

SLAAC

Zusätzlich zu all den anderen Verbesserungen, die es für die Netzwerkwelt mit sich bringt, ermöglicht Neighbor Discovery auch die automatische Adresskonfiguration, nämlich die zustandslose Adressen-Autokonfiguration (SLAAC). IPv6 bietet weiterhin die Möglichkeit zur zustandsbehafteten Adresszuweisung über DHCPv6 (und statische Zuweisung), SLAAC bietet jedoch eine einfache Adresskonfigurationsmethode, die unter vielen Umständen wünschenswert sein kann.

SLAAC bietet Plug-and-Play-IP-Konnektivität in zwei Phasen: Phase 1: Link-lokale Adresszuweisung; und dann in Phase 2: Globale Adresszuweisung.

• Phase 1 – Schritte für die lokale Konnektivität:

  1. Link-Local-Adressgenerierung: Jedes Mal, wenn eine Multicast-fähige IPv6-fähige Schnittstelle aktiviert wird, generiert der Knoten eine Link-Local-Adresse für diese Schnittstelle. Dies geschieht durch Anhängen eines Schnittstellenbezeichners an das verbindungslokale Präfix (FE80::/10). Die automatisch generierte Link-Local-Adresse kann nicht gelöscht werden. Es kann aber auch manuell eine neue Link-Local-Adresse eingetragen werden, die die automatisch generierte Link-Local-Adresse überschreibt.

  2. Duplikaterkennung: Bevor der Knoten seiner Schnittstelle die neue verbindungslokale Adresse zuweist, prüft er, ob die Adresse eindeutig ist. Dies wird erreicht, indem eine Neighbor Solicitation-Nachricht gesendet wird, die für die neue Adresse bestimmt ist. Wenn es eine Antwort gibt, ist die Adresse ein Duplikat und der Prozess wird gestoppt, was ein Eingreifen des Bedieners erfordert.

  3. Link-Local Address Assignment: Wenn die Adresse eindeutig ist, weist der Knoten sie der Schnittstelle zu, für die sie generiert wurde.

  Zu diesem Zeitpunkt verfügt der Knoten über IPv6-Konnektivität zu allen anderen Knoten über dieselbe Verbindung. Phase 2 kann nur von Hosts abgeschlossen werden. Die Schnittstellenadressen des Routers müssen auf andere Weise konfiguriert werden.

• Phase 2 – Schritte für globale Konnektivität:

  1. Routerankündigung: Der Knoten sendet eine Routeranforderung, um alle Router auf dem Link aufzufordern, ihm Routerankündigungen zu senden. Wenn der Router für die zustandslose Autokonfiguration aktiviert ist, enthält die Routerankündigung ein Subnetzpräfix für die Verwendung durch benachbarte Hosts.

  2. Globale Adressgenerierung: Sobald der Host ein Subnetzpräfix von einem Router erhält, generiert er eine globale Adresse, indem er die Schnittstellen-ID an das angegebene Präfix anhängt.

  3. Erkennung doppelter Adressen: Der Host führt erneut die Erkennung doppelter Adressen (Duplicate Address Detection, DAD) durch, diesmal für die neue globale Adresse. 4. Globale Adressvergabe: Unter der Annahme, dass es sich bei der Adresse nicht um ein Duplikat handelt, weist der Host sie der Schnittstelle zu.

  Dieser Prozess gewährleistet eine vollständige globale IPv6-Konnektivität ohne manuelle Hostkonfiguration und mit sehr geringer Routerkonfiguration.