IPv6: Сколько адресов нужно для счастья?
Картинка, которая некоторых привыкших к IPv4 сетевиков может ввести в ступор:
Причём каждый из этих адресов может быть использован наравне с другими. Как так?
Важные изменения в IPv6
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 адреса 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.
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
Опять же, 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. Но 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:
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 достаточно будет настроить в IPv6?
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.
Компьютер знает link-local адрес ближайшего роутера (Router0). Router0 знает link-local следующего в цепочке (Router1). Router1 знает адрес Router2. Router2 может доставить сообщение серверу. Обратно так же.
Уточнение: Как справедливо заметил в комментариях Alukardd, такая возможность есть и в IPv4. Поэтому в Интернете вы вполне можете увидеть приватные адреса в результатах трассировки.
Включим маршрутизацию IPv6:
Включим IPv6 на интерфейсах, адреса link-local создадутся автоматически:
Настраиваем глобальные адреса:
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.
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.
После чего можно убедиться, что всё работает.
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.
Надеюсь, статья была полезна. Следующая на очереди тема — раздача слонов адресов.
Основы IPv6
Предисловие
Пост является кратким конспектом Wiki, TechNet’а, FreeBSD’шного handbook’a, Serverfault’a, множества RFC и документов IANA, а также курсов от Специалист.Ру для сотрудников Яндекса.
Пост можно рассматривать как копилку ссылок по актуальной на 2012 год спецификации IPv6. Однако он никак не описывает возможные способы установки IPv6 соединения с интернетом и не привязан к какой-либо определённой ОС.
Учтите, что прочтение данной хабрастатьи займёт у вас не более получаса, однако крайне рекомендуется ознакомиться со всеми приведёнными в статье ссылками… Последнее может занять несколько недель.
Prerequisites
Хоть статья и называется «Основы IPv6» она всё-таки подразумевает наличие базовых знаний о IP сетях и хотя бы небольшой практический опыт работы с IPv6, в противном случае хабрастатья будет даваться очень не легко.
Так же рекомендуется к прочтению документ Implementing IPv6 Addressing and Basic Connectivity от Cisco.
Ещё стоит заметить, что приведённые на википедию ссылки зачастую более примечательны разделом References нежели своим содержанием.
IPv6 Адреса
Анатомия IPv6 адресов
В первой версии этого хабрапоста тут было много текста, но с того момента на википедии выросла отличная статья: IPv6 Address.
Маски подсетей
Маски теперь задаются только /prefix’ами (CIDR), классовой адресации и стандартной decimal dotted нотации в IPv6 нет. Так же теперь первый и последний адрес сети не являются зарезервированными под идентификатор сети и broadcast соответственно.
Выделение IPv6 адресов
Типы адресов и их префиксы
Виды трафика
Address Scope
В IPv6 появилось такое понятие как Scope, он же Zone ID терминологии Microsoft. На самом деле оно было и в IPv4, однако не было задано явно: сети 10/8, 172.16/12 и 192.168/16 яркие тому примеры.
В случае Unicast/Anycast адресов приминимо следующее:
У каждого IPv6 enabled интерфейса есть свой Link-local адрес. Его scope, внезапно, local. Эти адреса уникальны в пределах линка, но не обязаны быть актуальными в пределах одного хоста. Так, например, VLAN созданный на интерфейсе будет иметь такой же link-local адрес, что и родительский интерфейс (так как без использования IPv6 Privacy Extensions он будет генериться из тогоже Link Layer адреса). Для того, чтобы явно указать интерфейс которому принадлежит IPv6 адрес нужно или указывать в ручную интерфейс для исходящих пакетов или использовать специальный суффикс при записи адреса: %ИндексИнтерфейса в Windows (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%3) или %ИмяИнтерфейса в *BSD/Linux (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%em0).
В случае Multicast адресов scope указан в последних четырёх битах вторго октета IPv6 адреса: ff0s:: и может быть interface-local, link-local, admin-local, site-local, organization-local или же global.
Дополнительно стоит ознакомиться с RFC4007 IPv6 Scoped Address Architecture
Жизненный цикл IPv6 адреса
IPv6 Пакет
Заголовок IPv6 пакета
Extension Headers
IPv6 Протоколы
ICMPv6
ICMP в IPv6 был заменён на ICMPv6. О ICMPv6 можно прочитать в RFC4443 Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification.
Сам по себе ICMPv6 довольно прост, однако на его основе сделано множество довольно не тривиальных протоколов, о которых мы поговорим чуть ниже.
Описание Neighbor Discovery Protocol, заменившего протокол ARP, доступно в RFC4861. Теперь это не отдельный протокол, а надстройка над ICMPv6 добавляющая несколько новых типов сообщений.
Основное предназначение NDP — производить мапинг между link-layer и IPv6 адресами, однако это лишь небольшая часть функциональности.
Автоконфигурация
Zeroconf
Как уже было упомянуто выше, хосты умеют автоматически генерировать себе IPv6 link-local адрес из адреса канального уровня. Так что без какой либо настройки любой IPv6-enabled хост подключённый к сети выдаёт сам себе адрес сетевого уровня.
В IPv4 эта технология использует зарезервированный IPv4 диапазон 169.254/16. Подробно технология описана в RFC3927 Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (Заметьте, что этот RFC вышел после IPv6’ого 2462).
Stateful
В IPv4 автоконфигурация возможна только с использованием DHCP сервера. В IPv6 эту возможность оставили: можно конфигурировать сеть с помощью DHCPv6 сервера и клиента. Однако, поддержка со стороны вендоров DHCPv6 пока не блещет, так например, dhclient во FreeBSD из коробки не умеет IPv6.
Stateless
Комбинированая
Могут использоваться одновременно оба вида автоконфигурации, например stateless для получения IPv6 префикса и stateful для получения адресов DNS-серверов и/или других параметров, которые нельзя передать с помощью Router Advertisement.
Прочее
Протоколы более высокого уровня
Часть протоколов, использующих адрес сетевого уровня в своей работе требовали внесения в них определённых изменением для того, чтобы начать работать по IPv6. Ярким примером такого протокола является FTP.
Тунелирование IPv6 трафика поверх IPv4 сетей
Mobile IPv6
Про него не знаю нечего, так что просто оставлю это здесь: Mobile IP.
IPv6 адрес как хранилище информации
Согласитесь 128бит — это огромный простор для фантазии. Существует множество технологий которые пытаются использовать эти самые 128бит. От кодирования туда IPv4 адреса и криптографических сигнатур до определения растояний между нодами (тут кстати даже мы думали в этом направлении, но пока присмтриваемся к ALTO: Application-Layer Traffic Optimization (ALTO) Problem Statement).
Socket API
Хабратопик описывает IPv6 с точки зрения NOC / системного администратора, но не с точки зрения программиста. Если кому-то интересны особенности программирования под IPv6, то рекомендую обратиться к RFC3493 — Basic Socket Interface Extensions for IPv6 и книжке IPv6 Network Programming
Практика IPv6 — домашняя сеть
Abstract: Рассказ про некоторые возможности IPv6 на примере конфигурации сложной домашней IPv6-сети. Включает в себя описания мультикаста, подробности настройки и отладки router advertisement, stateless DHCP и т.д. Описано для linux-системы. Помимо самой конфигурации мы внимательно обсудим некоторые понятия IPv6 в теоретическом плане, а так же некоторые приёмы при работе с IPv6.
Зачем IPv6?
Вполне понятный вопрос: почему я ношусь с IPv6 сейчас, когда от него сейчас нет практически никакой пользы?
Сейчас с IPv6 можно возиться совершенно безопасно, без каких-либо негативных последствий. Можно мирно разбираться в граблях и особенностях, иметь его неработающим месяцами и nobody cares. Я не планирую в свои старшие годы становиться зашоренным коболистом-консерватором, который всю жизнь писал кобол и больше ничего, и все новинки для него «чушь и ерунда». А вот мой досточтимый воображаемый конкурент, когда IPv6 станет продакт-реальностью, будет либо мне не конкурентом, либо мучительно и в состоянии дистресса разбираться с DAD, RA, temporary dynamic addresses и прочими странными вещами, которым посвящено 30+ RFC. А что IPv6 станет основным протоколом ещё при моей жизни — это очевидно, так как альтернатив нет (даже если бы они были, их внедрение — это количество усилий бОльшее, чем завершение внедрения IPv6, то есть любая альтернатива всегда будет отставать). И что адреса таки заканчиваются видно, по тому, как процесс управления ими перешёл во вторую стадию — стадию вторичного рынка. Когда свободные резервы спекуляций и хомячаяния адресов закончится, начнётся этап суровой консолидации — то есть выкидывание всего неважного с адресов, перенос всех «на один адрес» и т.д. Примерно в это время IPv6 начнёт использоваться для реальной работы.
Впрочем, рассказ не про будущее IPv6, а про практику работы с ним. В Санкт-Петербурге есть такой провайдер — Tierа. И я их домашний пользователь. Это один из немногих провайдеров, или, может быть, единственный в городе, кто предоставляет IPv6 домашним пользователям. Пользователю выделяется один IPv6 адрес (для маршрутизатора или компьютера), плюс /64 сетка для всего остального (то есть в четыре миллиарда раз больше адресов, чем всего IPv4 адресов быть может — и всё это в одни руки). Я попробую не просто описать «как настроить IPv6», но разобрать базовые понятия протокола на практических примерах с теоретическими вставками.
У провайдера сеть 2a00:11d8:1201:32b0::/64 маршрутизируется через 2a00:11d8:1201:0:962b:18:e716:fb97 (то есть через мой компьютер). Заметим, это всё, что я получил. Никаких шлюзов и т.д. — тут начинается магия IPv6, и самое интересное. «Оно работает само».
Начнём с простого: настройка 2a00:11d8:1201:0:962b:18:e716:fb97 на eth2 для компьютера. Для удобства чтения все конфиги и имена файлов я оставлю на последнюю секцию.
Мы прописываем ipv6 адрес на интерфейсе eth2… И чудо, он начинает работать. Почему? Каким образом компьютер узнал, куда надо слать пакеты дальше? И почему /128 является валидной сетью для ipv6? Ведь /128 означает сеть размером в 1 ip-адрес и не более. Там не может быть шлюза!
Для того, чтобы понять, что происходит, нам надо взглянуть на конфигурацию сети (я вырежу всё лишнее, чтобы не пугать выводом):
# ip address show eth2 (обычно сокращают до ip a s eth2 )
Упс. А почему у нас на интерфейсе два адреса? Мы же прописывали один? Наш адрес называется ‘scope global’, но есть ещё и ‘scope link’…
Часть первая: scope
В процессе проектирования IPv6 вопрос ‘scope’ много и тщательно обсуждался, потому что исходное деление IPv4, даже с последующими дополнениями, явно не соответствовало потребностям реальных конфигураций. Например, если у вас объединяются две организации, в каждой из которых используется сеть 10.0.0.0/8, то вас ждёт множество «приятных» сюрпризов. В IPv6 решили с самого начала сделать множество градаций видимости, что позволило бы более комфортно осуществлять дальнейшие манипуляции.
Из всего этого на практике я видел использование только host/interface, link/local и global. В свете /64 и пусть никто не уйдёт обиженным, специально возиться с site-local адресами будет только параноик.
Второй важной особенностью IPv6 является официальное (на всех уровнях спецификаций) признание того, что у интерфейса может быть несколько IP-адресов. Этот вопрос в IPv4 был крайне запутан и часто приводил к ужасным последствиям (например, запрос получали на один интерфейс, а отвечали на него через другой, но с адресом первого интерфейса).
Так как в отличие от IPv4 у IPv6 может быть несколько адресов на интефрейсе, то компьютеру не нужно выбирать «какой адрес взять». Он может брать несколько адресов. В случае IPv4 сваливание на link-local адрес происходило в режиме «последней надежды», то есть по большому таймауту.
А в IPv6 мы можем легко и просто с самого первого момента, как интерфейс поднялся, сделать ему link local (и уже после этого думать о том, какие там global адреса есть).
Более того, в IPv6 есть специальная технология автоматической генерации link-local адреса, которая гарантирует отсутствие дублей. Она использует MAC-адрес компьютера для генерации второй (младшей) половинки адреса. Поскольку MAC-адреса уникальны хотя бы в пределах сегмента (иначе L2 сломан и всё прочее автоматически не работает), то использование MAC-адреса даёт нам 100% уверенность в том, что наш IPv6 адрес уникален.
Принцип довольно простой:
MAC-адрес eth2 — это 00:18:e7:16:fb:97, а локальный адрес ipv6 — F80:000218:e7ff:fe16:fb97. Да-да, именно так, как выделено жирным. Зачем было в середину всобачивать ff:fe — не знаю. Сам алгоритм называется modified EUI-64. Сам этот алгоритм очень мотивирован и полон деталей. С позиции системного администратора — пофигу. Адрес есть и есть. Интересным может быть, наверное, обратный алгоритм — из link-local узнать MAC и не более.
Итак, у нас на интерфейсе два адреса. Мы даже знаем, как появились они оба (один автоматически при подъёме интерфейса, второй прописали мы). Мы даже знаем, как система поняла, что адрес глобальный — он из «global» диапазона.
Но каким образом система узнала про то, кто его шлюз по умолчанию? И как вообще может жить /128?
Часть вторая, промежуточная: мультикасту мультикаст мультикастно мультикастит
Посмотрим на таблицу маршрутизации:
Что мы тут видим? Первое — говорит нам, что наш IPv6 адрес — это адрес нашего интерфейса eth2. Второе говорит, что у нас есть link-local сегмент в eth2. У обоих источник — это kernel.
А вот третье — это интрига. Это шлюз по умолчанию, который говорит, что весь трафик надо отправлять на fe80::768e:f8ff:fe93:21f0 на интерфейсе eth2, и источником информации о нём является некое «ra», а ещё сказано, что оно протухает через 1779 секунд.
Что? Где? Куда? Кто? За что? Почему? Зачем? Кто виноват?
Но перед ответом на эти вопросы нам придётся познакомиться с ещё одной важной вещью — multicast. В IPv4 muticast был этакой технологией «не от мира сего». Есть, но редко используется в строго ограниченных случаях. В IPv6 эта технология — центральная часть всего и вся. IPv6 не сможет работать без мультикаста. И без понимания этого многие вещи в IPv6 будут казаться странными или ломаться в неожиданных местах.
Кратко о типах трафика, возможно кто-то пропустил эту информацию, когда изучал IPv4:
Так вот, в IPv6 НЕТ БРОДКАСТОВ. Вообще. Вместо них есть мультикаст. И некоторые из мультикаст-адресов являются ключевыми для работы IPv6.
В практическом смысле это означает, что мы можем отправить бродкаст пинг всем узлам, или всем маршрутизаторам. Правда, нам для этого придётся указать имя интерфейса, в отношении которого мы интересуемся cоседями.
Мультикаст-групп (группой называют все узлы, которые слушают данный мультикаст-адрес) много. Среди них — специальная группа FF02::6A с названием «All-Snoopers». Именно этой группе и рассылаются routing advertisements. Когда мы хотим их получать — мы вступаем в соответствующую группу. Точнее не мы, а наш компьютер.
Часть третья: routing advertisements
В IPv6 придумали такую замечательную вещь — когда маршрутизатор рассылает всем желающим информацию о том, что он маршрутизатор. Рассылает периодически.
В отношении этого вопроса есть целый (всего один, что удивительно) RFC: tools.ietf.org/html/rfc4286, но нас интересует из всего этого простая вещь: маршрутизатор рассылает информацию о том, что он маршрутизатор. И, может быть, чуть-чуть ещё информации о том, что в сети происходит.
Вот откуда наш компьютер узнал маршрут. Некий маршрутизатор сказал ему «я маршрутизатор». И мы ему поверили. Почему мы выбрали именно его среди всех окружающих маршруштизаторов (см ответ на пинг на FF02::2 выше) мы обсудим чуть дальше. Пока что скажем, что этот «настоящий» маршрутизатор правильно себя анонсировал.
Таким образом, происходит следующая вещь:
У нас адрес 2a00:11d8:1201:0:962b:18:e716:fb97/128, и ещё есть link-local. Мы слышим мультикаст от роутера, верим ему, и добавляем в таблицу маршрутизации нужный нам адрес как default. С этого момента мы точно знаем, что адрес в сети. Таким образом, отправка трафика в интернет больше не проблема. Мы генерируем пакет с src=2a00:11d8:1201:0:962b:18:e716:fb97 и отправляем его на шлюз по умолчанию, который в нашем случае — fe80::768e:f8ff:fe93:21f0. Другими словами, мы отправляем трафик не своему «шлюзу» в сети, а совсем другому узлу совсем по другому маршруту. Вполне нормальная вещь как для IPv6, так и для IPv4, правда, для IPv4 это некая супер-крутая конфигурация, а для IPv6 — часть бытовой повседневности.
Въедливый читатель может спросить несколько вопросов: что значит «написано на интерфейсе»? И что значит «neighbor discovery»?
Вопросы справедливые. Для начала попробуем выяснить, какие узлы у нас есть в сети из подсети 2a00:11d8:1201::/64
Для того, чтобы посмотреть router advertisement на интерфейсе нам поднадобится программа radvdump из пакета radvd. Она позволяет печатать анонсы, проходящие на интерфейсах, в человеческом виде. Заметим, сам пакет radvd нам ещё пригодится (так как его демон — radvd позволяет настроить анонсирование со своих интерфейсах).
Итак, посмотрим, что аносирует нам Tiera:
radvdump eth2 (и подождать прилично, ибо анонсы не очень часто рассылаются)
Таким образом всё просто — адрес мы указали, маршрутизатор нам «себя» прислал, ядро маршрут обновило. Вуаля, у нас IPv6 на компьютере заработал.
Белый IPv6-адрес для каждого в домашней сети
Получить IPv6 адрес для компьютера — этого маловато будет. Хочется так, чтобы каждое мобильное устройство сидело не за позорным NAT’ом, а голой задницей с белым адресом в Интернете. Желательно ещё при этом так, чтобы злые NSA/google не могли по хвостику моего адреса (в котором закодирован MAC) отслеживать мои перемещения между разными IPv6-сетями (хотя в условиях установленного play services эта параноидальность выглядит наивной и беззащитной).
Но, в любом случае, у нас задача раздать интернет дальше.
Так как fb97 уже является адресом моего компьютера, настройка машрутизации плёвое дело:
… и у нас через пол-часика полностью отваливается IPv6 на компьютере? Почему? Кто виноват?
Оказывается, линукс не слушает routing advertisement, если сам является маршрутизатором. Что, в общем случае, правильно, потому что если два маршрутизатора будут объявлять себя маршрутизаторами и слушать маршруты друг друга, то мы быстро получим простейшую петлю из двух зацикленных друг на друга железных болванов.
Однако, в нашем случае мы всё-таки хотим слушать RA. Для этого нам надо включить RA силком.
Заметим, важно, что мы слушаем RA не всюду, а только на одном интерфейсе, с которого ожидаем анонсы.
Теперь маршрутизация работает, маршрут получается автоматически, и можно на каждом мобильном устройстве вручную прописать IPv6 адрес и вручную указать IPv6 шлюз, и вручную прописать IPv6 DNS, и вручную… э… слишком много вручную.
Если мне выдали настройки автоматом, то я так же хочу раздавать их дальше автоматом. Благо, dhcpd отлично справляется с аналогичной задачей для IPv4.
Прелесть IPv6 в том, что мы можем решить эту задачу (раздачу сетевых настроек) без каких-либо специальных сервисов и в так называемом stateless режиме. Главная особенность stateless режима состоит в том, что никто не должен напрягаться и что-то сохранять, помнить и т.д. Проблемы с DHCP в IPv4 чаще всего вызывались тем, что один и тот же адрес выдавали двум разным устройствам. А происходило это из-за того, что злой админ стирал/забывал базу данных уже выданных аренд. А ещё, если железок много и они забывают «отдать аренду», то адреса заканчиваются. Другими словами, stateful — это дополнительные требования и проблемы.
Для решения тривиальной задачи «раздать адреса» в IPv6 придумали stateless режим, который основывается на routing advertisement. Клиентскую часть мы уже видели, теперь осталось реализовать серверную, дабы накормить IPv6 планшетик.
Настройка анонсов маршрутизации (radvd)
Для настройки анонсов используется специальная программа-демон — radvd. С утилитой из её комплекта (radvdump) мы познакомились чуть выше. Прелесть утилиты в том, что она выводит не просто полученные данные, а готовый конфиг radvd для рассылки аналогичных анонсов.
Итак, настраиваем radvd:
Главное тут — префикс и указание на AdvAutonomous.
Запускаем демона, берём ближайший ноутбук (обычная бытовая убунта с обычным бытовым network-manager’ом), рррраз, и получаем…
Откуда у нас столько ipv6 мы поговорим в следующем разделе, а пока что отметим, что адреса сконфигурировались автоматически. И маршруты у нас такие:
Надеюсь, читатель уже вполне понимает, что происходит. Однако… Чего-то не хватает. У нас нет dns-resolver’а. Точнее есть, но выданный dhcpd по IPv4. А у нас пятиминутка любви к IPv6, так то ресолвер нам тоже нужен IPv6.
Тяжело расчехляя aptitude ставим dhcpv6 и прописываем опции nameserver Как бы не так!
К счастью, IPv6 очень долго продумывался и совершенствовался. Так что мы можем решить проблему без участия DHCP-сервера. Для этого нам надо добавить к анонсу маршрута ещё указание на адреса DNS-серверов.
RDNSS в RA
Описывается вся эта примудрость в RFC 6106. По сути — у нас есть возможность указать адрес рекурсивного DNS-сервера (то есть «обычного ресолвера») в анонсе, распространяемом маршрутизатором.
По большому счёту это всё, что мы хотим от DHCP, так что DHCP там тут не нужен. Компьютеры сами делают себе адреса непротиворечивым образом (то есть для исключения коллизий), знают адреса DNS-серверов. Интернетом можно пользоваться.
Для этого мы дописываем в конфиг radvd соответствующую опцию:
(полный конфиг — см. в конце статьи).
Пробуем подключиться снова — и, ура, всё работает.
google.com выбран был не случайно. Сервисы гугля (в немалой степени youtube) — это едва ли не основной источник IPv6 трафика в настоящий момент. Второй источник — торренты, где можно увидеть аж 5-10% пиров в IPv6 варианте.
На этом рассказ можно было закончить, если бы не ещё одна важная деталь — что за третий IPv6-адрес на интерфейсе ноутбука? И что это за temporary dynamic?
Privacy extension
Как я уже упомянул выше, автоматическое конфигурирование IPv6-адреса на основе MAC-адреса сетевого адаптера хорошо всем, кроме того, что создаёт практически идеальное средство для отслеживания пользователей в сети. Вы можете брать любые браузеры и операционные системы, использовать любых провайдеров (использующих IPv6, так что это всё пишется с прицелом на будущее) — но у вас будет один и тот же MAC-адрес, и любой гугуль, NSA или просто спамер смогут вас отслеживать по младшим битам вашего IPv6 адреса. Старшие будут меняться в зависимости от провайдера, а младшие сохраняться как есть.
Для решения этой проблемы были придуманы специальные расширения для IPv6, называющиеся privacy extensions (RFC 4941). Как любое RFC, его чтение — это обычно признак отчаяния, так что по сути этот стандарт описывает как с помощью шаманства и md5 генерировать случайные автоконфигурируемые адреса.
Хост, в нашем случае обычная убунта на обычном ноутбуке, генерирует штатным образом IPv6 адрес из анонса маршрутизатора. После этого она придумывает себе другой адрес, проверяет, что этот адрес не является зарезервированным (например, нам так повезло, и md5 хеш сгенерировал нам все нули — вместо того, чтобы трубить об этом на всех углах, этот изумительный md5 хеш будет выкинут и вместо него будет взят следующий), и, главное, проверяет, что такого адреса в сети нет. Для этого используется штатный механизм DAD (см ниже). Если всё ок, то на интерфейс назначается новосгенерированный случайный адрес, и именно он используется для общения с узлами Интернета. Хотя наш ноутбук с тем же успехом ответит на пинг и по основному адресу.
Этот адрес периодически меняется и он же меняется при подключении к другим IPv6-сетям (и много вы таких знаете в городе. вздох). В любом случае, даже если мы намертво обсыпаны куками и отпечатками всех браузеров, всё-таки маленький кусочек сохраняемой приватности — это лучше, чем не сохраняемый кусочек.
Duplicate Address Detection
Последняя практически важная фича IPv6 — это DAD. Во времена IPv4 на вопрос «а что делать, если адрес, назначаемый на хост, уже кем-то используется в сети» отвечали «а вы не используйте адреса повторно и всё будет хорошо».
На самом деле все вендоры реализовывали свою версию защиты от повторяющегося адреса, но работало это плохо. В частности, линукс пишет о конфликте IPv4 адресов в dmesg, Windows — в syslog… Event… Короче, забыл. В собственную версию журнала и показывает жёлтенко-тревожненький попапик в трее, мол, бида-бида. Однако, это не мешает использовать дублирующийся адрес, если он назначен статикой, и приводит к головоломным проблемам в районе ARP и времени его протухания (выглядит это так: с одного компьютера по сети по заданному адресу отвечает сервер, а с другого, по тому же адресу, допустим, залётный ноутбук, и они ролями периодически меняются).
Многие DHCP-сервера (циски, например), даже имели специальную опцию «проверять пингом» перед выдачей адреса.
Но всё это были доморощенные костыли для подпирания «а вы не нажимайте, больно и не будет».
Конфиги
Эту часть большинство пропустит не читая, ну, такова судьба конфигов — быть писанными, но не читанными.
Используется ли IPv6?
У меня обычный домашний компьютер. Чуть-чуть raid, LVM XFS, BTRFS, LUCKS, свой почтовый и веб-сервера, dns-сервер и т.д. Я подключен к обычному домашнему провайдеру с IPv6.
Вот статистика использования интернета за четыре дня. Собиралась она простым способом:
Если серьёзно, то столь значительные достижения IPv6 (только представьте себе — почти гигабайт трафика в день) большей частью объясняются ютубом и прочими сервисами гугла. Ещё небольшую долю IPv6 принёс пиринг, причём там львиная доля людей — это всякие туннели и teredo (то есть ненастоящие IPv6, использующиеся от безысходности).
С другой стороны, этот показатель почти в три раза больше моего прошлого замера (полтора года назад), когда доля IPv6 едва-едва переваливала за полтора процента.
