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IPv6/Autoconfiguration: Unterschied zwischen den Versionen

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'''{{BASEPAGENAME}}''' - '''S'''tate'''l'''ess '''A'''ddress '''A'''utoconfiguration (Automatische Konfiguration von IPv6-Adressen)
'''IPv6/Autoconfiguration''' - Stateless Address Autoconfiguration (SLACC)


== Beschreibung ==
== Beschreibung ==
{| class="wikitable options col1center big"
Automatische Konfiguration von IPv6-Adressen
* Stateless Address Autoconfiguration
 
; Motivation
Reduzierung von Abhängigkeiten
* SLAAC reduziert IPv6 die Abhängigkeit von dritten Komponenten zur Organisation des Links
* Die Nutzung von Stateless Address Autoconfiguration erfordert keine manuelle Konfiguration der Hosts und nur sehr wenige Konfigurationsschritte auf dem Router
* Damit einher geht der Verlust einer strengen Zuordnung von Adressen zu bestimmten Hosts
 
; Aufgaben
{| class="wikitable options col1center "
|-
|-
! Aufgabe !! Beschreibung
! Aufgabe !! Beschreibung
|-
|-
| 1 || Link-local Address generieren
| 1 || [[Link-local Address]] generieren
|-
|-
| 2 || Stateless Address Autoconfiguration
| 2 || Autokonfiguration durchführen
|-
|-
| 3 || Duplicate Address Detection
| 3 || Duplicate Address Detection
|}
|}


Damit reduziert IPv6 als Protokoll die Abhängigkeit von dritten Komponenten zur Organisation des Links
; Aressverwaltung
* Die Nutzung von Stateless Address Autoconfiguration erfordert keine manuelle Konfiguration der Hosts und nur sehr wenige Konfigurationsschritte auf dem Router
Umgebungen mit zentraler Adressverwaltung verwenden [[DHCPv6]]
* Damit einher geht der Verlust einer strengen Zuordnung von Adressen zu bestimmten Hosts
* Simultaner Betrieb von [[DHCPv6]] und Stateless Address Autoconfiguration ist möglich
 
In Umgebungen wo die Zuordnung von Adressen zu Hosts zentral gesteuert werden soll, ist dieser Ansatz nicht ausreichend
* Dort würde man auf DHCPv6 zurückgreifen
* Aber auch ein simultaner Betrieb von [[DHCPv6]] und Stateless Address Autoconfiguration ist möglich


; Überblick
; Überblick
[[Datei:Prinzip SLAAC.png|mini|550px|Prinzip SLAAC]]
[[Datei:Prinzip SLAAC.png|mini|500px|Prinzip SLAAC]]
# Der Host fragt mit einer [[Router Solicitation]] nach einem [[Router Advertisement]]
# Host fragt mit einer [[Router Solicitation]] nach einem [[Router Advertisement]]
#* Alternativ könnte er auch ein periodisches Router Advertisement abwarten
# Router verschickt das angeforderte Router Advertisement mit den relevanten Daten
#* Diese Geduld beobachtet man aber eher selten
# Host konfiguriert sein Interface
# Der Router verschickt das angeforderte Router Advertisement, welches alle konfigurationsrelevanten Daten enthält
# Host prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen
# Daraufhin führt der Host die Konfiguration des Interfaces durch und prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen
<br clear=all>
# Wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet
Wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet
 
== Duplicate Address Detection ==
; Besteht aus mehreren [[Neighbor Solicitation]]s'''
Wenn ein Node feststellen möchte, ob eine Adresse schon von einem anderen Node genutzt wird, dann versucht er die zugehörige Linklayer Address aufzulösen
* Bleibt eine Antwort aus, benutzt offensichtlich kein anderer Node auf dem Link die überprüfte Adresse
* Um Fehlschlüsse aufgrund von Paketverlusten zu vermeiden, sollen mehrere Neighbor Solicitations verschickt werden
 
Ab wann eine Adresse als eindeutig gilt, hängt von den Parametern der jeweiligen Implementierung ab
* Jede Adresse hat anfangs den Status tentative (probeweise)
* Erst wenn die Duplicate Address Detection vollständig durchlaufen wurde, und keine Anzeichen darauf schließen lassen, dass die Adresse bereits in Benutzung ist, wird die Adresse valid (gültig)


== Ablauf ==
== Ablauf ==
[[Datei:Prinzip SLAAC.png|mini|400px|Prinzip SLAAC]]
=== Router Solicitation ===
; Router Solicitation
Host fragt mit [[Router Solicitation]] ein [[Router Advertisement]] an
Zunächst fraft der Host mit einer [[Router Solicitation]] nach einem [[Router Advertisement]]
* Router verschickt das angeforderte Router Advertisement
* Alternativ könnte er auch ein periodisches Router Advertisement abwarten, diese Geduld beobachtet man aber eher selten
* enthält alle konfigurationsrelevanten Daten
* Der Router verschickt das angeforderte Router Advertisement, welches alle konfigurationsrelevanten Daten enthält
** Wir gehen hier der Einfachheit halber von nur einem Router aus


; Konfiguration des Interfaces
; Konfiguration des Interfaces
Daraufhin führt der Host die Konfiguration des Interfaces durch und prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen
Daraufhin führt der Host die Konfiguration des Interfaces durch
* Erst wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet
* prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen
Erst wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet


=== Multicast Listener Report ([[Solicited Node Multicast Address]]) ===
; Router Solicitation
[[File:SLAAC-Paket1.png|mini|400px|SLAAC-Paket 1]]
Das erste interessante Paket im Mitschnitt ist ein Multicast Listener Report und wurde von ''linux'' verschickt
 
; Als Quelladresse hat ''linux'' die Unspecified Address gewählt
Das heißt, zum Zeitpunkt des Versendens stand keine passende, gültige Adresse zur Verfügung
* Die Zieladresse ist die Multicast Address für alle MLDv2-fähigen Router
 
; MLDv2 Messages
[[File:SLAAC-Paket1MulticastListenerReport.png|mini|400px|Multicast Listener Report]]
* typisches Hop Limit ist 1
* Hop-by-Hop Options Extension Headers
* Padding Option, welche den Extension Header auf eine einheitliche Länge auffüllt
* Router Alert Option
** Informiert Multicastfähige Router, dass sich eine MLDv2 Message im Paket befindet
** Interessierte Router werten die Nachricht aus und ziehen daraus Schlüsse für ihr Multicast Routing
 
; Bei der MLDv2-Message handelt es sich um einen ''Changed to Exclude''
* In [[IPv6/Host/Multicast]] ist beschrieben, wie dieser Typ zu interpretieren ist
* Hier wird die [[IPv6/Multicast/Address|Multicast Adresse]] '''ff02::1:ff60:d1e''' für alle potentiellen Multicast-Quellen freigegeben
* Die Nachricht entspricht dem Beitritt zur Multicast Group '''ff02::1:ff60:d1e'''
* Es handelt sich dabei um die Solicited Node Multicast Address von Interface eth0 auf ''linux''
 
===  Gruppenbeitritt ===
; Zu diesem Zeitpunkt hat ''linux'' bereits einen Interface Identifier erzeugt
Der Beitritt zur entsprechenden Multicast Group gewährt ihm Zugang zu den Paketen dieser Gruppe
 
; So hat er die Chance, frühzeitig zu erfahren, ob sein Interface Identifier schon verwendet wird
Würde ein anderer Node seinen Interface Identifier bereits verwenden, so wäre dieser Node ebenfalls Mitglied der Multicast Group
* Eine doppelt vorkommende Adresse würde dadurch schneller auffallen
 
====  Gruppen mit mehreren Mitgliedern ====
; Es wäre allerdings auch möglich, dass ein anderer Node eine ähnliche Adresse verwendet
Beispielsweise eine Adresse bei der sich die letzten 24 Bit gleichen
* Beide Nodes wären nun in derselben Gruppe, jene mit der gemeinsamen Solicited Node Multicast Address
* Beide Nodes würden auch Pakete empfangen, die nicht für sie bestimmt wären, die aufgrund der Ähnlichkeit der Adresse aber an die gemeinsame Gruppe geschickt wurden
* Jeder Node muss deshalb prüfen, ob ein Paket, welches an die Gruppe adressiert wurde, auch wirklich für ihn von Belang ist
* Auch ''linux'' könnte Pakete empfangen, nach der Prüfung des Inhaltes aber feststellen, dass der eigene Interface Identifier davon nicht betroffen ist
 
===  Duplicate Address Detection (Link-local) ===
[[File:SLAAC-Paket2-NeighborSolicitation.png|mini|400px|Neighbor Solicitation]]
Möchte ''linux'' nun feststellen, ob die von ihm gewählte Adresse nicht nur vielleicht eindeutig ist, dann ist eine Duplicate Address Detection erfolgsversprechender
* Wenn sie fehlschlägt, dann ist die von ''linux'' gewählte Adresse sehr wahrscheinlich auf dem Link noch nicht vergeben
 
; Eine endgültige Gewissheit ist mit der Duplicate Address Detection nicht zu erreichen
* Im ungünstigsten Fall gehen genau jene Pakete verloren, die auf eine doppelte Adresse hinweisen würden
* Dazu sendet ''linux'' eine Neighbor Solicitation für die selbst erzeugte Adresse aus
 
; Quelladresse
Als Quelladresse wählt er wieder die Unspecified Address, da die Link-local Address noch nicht als eindeutig gilt
* Die Neighbor Solicitation geht an die Solicited Node Multicast Address der zu überprüfenden Link-local Address
* Im Feld Target Address taucht die gewünschte Adresse ''fe80::200:ff:fe60:d1e'' schließlich auf
 
Das Ausbleiben eines Neighbor Advertisements wertet der Node als Anzeichen für die Eindeutigkeit seiner Adresse auf dem Link
* Sie wird dann dem Interface zugewiesen und gilt fortan als valid
 
===  Router Solicitation ===
[[File:SLAAC-Paket3RouterSolicitation.png|mini|400px|Router Solicitation]]
[[File:SLAAC-Paket3RouterSolicitation.png|mini|400px|Router Solicitation]]
; Adresse für den Global Scope
; Adresse für den Global Scope
Nachdem ''linux'' nun eine gültige Link-local Address hat, versucht er auch eine gültige Adresse für den Global Scope zu erhalten
Nachdem ''client'' nun eine gültige Link-local Address hat, versucht er auch eine gültige Adresse für den Global Scope zu erhalten
* Dazu lässt er sich von jedem Router am Link ein RouterAdvertisement zukommen
* Dazu lässt er sich von jedem Router am Link ein RouterAdvertisement zukommen
* Die Anforderung der Router Advertisements geschieht mit Hilfe einer Router Solicitation
* Die Anforderung der Router Advertisements geschieht mit Hilfe einer Router Solicitation


; Die Nachricht wird von der Link-local Address des Hosts gesendet
Die Nachricht wird von der Link-local Address des Hosts gesendet
Hier von der Adresse
Hier von der Adresse
  fe80::200:ff:fe6:d1e
  fe80::200:ff:fe6:d1e
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===  Router Advertisement ===
===  Router Advertisement ===
; Alle Router am Link antworten auf die Router Solicitation mit einem Router Advertisement
Alle Router am Link antworten auf die Router Solicitation mit einem Router Advertisement
* Da wir nur einen Router am Link haben, nämlich router, erhalten wir auch nur ein Router Advertisement
* Da wir nur einen Router am Link haben, nämlich router, erhalten wir auch nur ein Router Advertisement


; Nach dem Erhalt des Router Advertisements erzeugt ''linux'' eine Global Unicast Address
Nach dem Erhalt des Router Advertisements erzeugt ''client'' eine Global Unicast Address
* Dazu verwendet er das von ''router'' verteilte Präfix und den bereits vorhandenen Interface Identifier
* Dazu verwendet er das von ''router'' verteilte Präfix und den bereits vorhandenen Interface Identifier


=== Multicast Listener Report (Solicited Node) ===
=== Duplicate Address Detection ===
[[File:SLAAC-Paket5-IPv6-Header.png|mini|400px]]
; Duplicate Address Detection (Global Unicast)
; Auch für diese Adresse muss eine Duplicate Address Detection durchgeführt werden
[[IPv6/Autoconfiguration/DuplicateAddressDetection]]
* Die beginnt wieder mit dem Beitritt zu der passenden Multicast Group
* Obwohl sich die Solicited Node Multicast Address für die Global Unicast Address nicht von der für die Link-local Address unterscheidet, versendet ''linux'' einen neuen Multicast Listener Report
* Der wesentliche Unterschied ist die Quelladresse des Paketes


[[File:SLAAC-Paket5MulticastListenerReport.png|mini|400px]]
=== Test ===
; Anstatt der Unspecified Address kommt diesmal die Link-local Address zum Einsatz
Einem Test der Konnektivität von ''client'' steht nun nichts mehr im Wege
Unverändert geblieben ist der Beitritt zur Solicited Node Multicast Group, der erneut mithilfe von Changed to Exclude erreicht wurde
* Und einen weiteren Gruppenbeitritt können wir im Paket entdecken, der Beitritt zur Gruppe ''ff02::fb''
* Dies ist die Multicast DNS Address für die Verwendung mit IPv6, und für unser Netz nicht weiter wichtig


=== Duplicate Address Detection (Global Unicast) ===
Dazu verschicken wir Echo Requests von ''client'' an den Tunnelendpunkt des Tunnelbrokers
[[File:SLAACPaket6NeighborSolicitation.png|mini|400px|Duplicate Address Detection]]
<syntaxhighlight lang="bash" highlight="1" line copy>
Der letzte Schritt ist die Durchführung der Duplicate Address Detection für die Global Unicast Address
ping6 -c 3 2a01:198:200:a23::1
* Dazu sendet ''linux'' wieder eine Neighbor Solicitation
</syntaxhighlight>
 
; Mit dem Ausbleiben einer Antwort ist die Stateless Address Autoconfiguration abgeschlossen
* Das Interface eth0 ist nun fertig konfiguriert
 
===  Konnektivitätstest ===
 
; Einem Test der Konnektivität von ''linux'' steht nun nichts mehr im Wege
Dazu verschicken wir Echo Requests von ''linux'' an den Tunnelendpunkt des Tunnelbrokers:
user@linux:~ $ ping6 -c 3 2a01:198:200:a23::1


; Da Echo Replies eintreffen, können wir davon ausgehen dass das Routing funktioniert
; Da Echo Replies eintreffen, können wir davon ausgehen dass das Routing funktioniert
Den Beweis können wir auch mit traceroute6 antreten:
Den Beweis können wir auch mit traceroute6 antreten:
user@linux:~ $ traceroute6 -n 2a01:198:200:a23::1
<syntaxhighlight lang="bash" highlight="1" line copy>
traceroute6 -n 2a01:198:200:a23::1
</syntaxhighlight>


An erster Stelle steht der nächste Hop, in unserem Fall die Adresse des Interfaces eth1 von router
An erster Stelle steht der nächste Hop, in unserem Fall die Adresse des Interfaces eth1 von router
* Schon in der zweiten Zeile ist das Ziel erreicht
* Schon in der zweiten Zeile ist das Ziel erreicht
===  SLAAC unter Windows ===
; Analyse einer Autoconfiguration unter Windows
[[File:SLAACWindows.png|mini|400px]]
Bei dieser Gelegenheit werden wir auch Unterschiede entdecken, die durch Aktivierung von Privacy Extensions auftreten
* Dazu öffnen wir als Administrator ein Terminal und stellen sicher, dass die Privacy Extensions aktiviert sind
C:\Users\user> '''netsh interface ipv6 set global randomizeidentifiers = enabled'''
Ok
; Wireshark unter Windows
Leider kommt es unter Windows beim Betrieb von Wireshark manchmal zu Problemen
* Der benötigte Treiber zum Mitschnitt von Daten heißt Windows Packet Capture (WinPcap), je nach Update-Stand von Windows kann er funktionieren oder auch nicht
* Als Lösung bietet es sich an, den Verkehr von eth1 auf ''router'' mitzuschreiben, auch dort kommen die Pakete vorbei
Sobald Wireshark bereit ist, deaktivieren wir die LAN-Verbindung auf Windows und aktivieren sie anschließend wieder
* Bei einer Beobachtung von ''router'' aus, können wir alternativ auch einen Neustart von Windows durchführen
==  Eigene Untersuchungen ==
; Untersuchen Sie die einzelnen Pakete und finden Sie heraus, zu welchem Zweck jedes einzelne versendet wurde
* Sie können sich dabei auf ICMPv6 beschränken und auch die Teile von MLDv2, die sich um Multicast DNS drehen, ignorieren
* Erkennen Sie anhand der Informationen in den Paketen, ob diese sich auf einen zufälligen (Privacy Extensions) oder auf einen EUI-64-basierten Interface Identifier beziehen?
=== Ablaufverfolgung ===
'''Aufzeichnung einer Autoconfiguration mit Wireshark'''
Vom Hochfahren des Interfaces bis zu seiner endgültigen Konfiguration
==== Interface herunterfahren ====
# '''ip link set down dev enp2s0'''
2: enp2s0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state '''DOWN''' group default qlen 1000
    link/ether 74:27:ea:e1:b2:b4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.106/24 brd 192.168.1.255 scope global dynamic noprefixroute enp2s0
      valid_lft 4826sec preferred_lft 4826sec
==== Wireshark starten  ====
[[Wireshark]] starten
* auf PseudoInterface ''any'' lauschen
==== Interface starten ====
# '''ip link set up dev enp2s0'''
enp2s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state '''UP''' group default qlen 1000
    link/ether 74:27:ea:e1:b2:b4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 2001::a44d:a161:1a33:c64d/64 scope global dynamic noprefixroute
      valid_lft 86399sec preferred_lft 14399sec
    inet6 fe80::99d7:66e5:331d:9449/64 scope link noprefixroute
      valid_lft forever preferred_lft forever
==== Aktivität beobachten ====
In Wireshark können wir bereits Aktivität beobachten. Wir warten den Abschluss der Konfiguration ab, sie ist erfolgreich verlaufen wenn wir Adressen mit den Parametern scope global und dynamic sehen:
# '''ip addr show dev enp1s0'''
2: enp1s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 50:3e:aa:1f:63:81 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.30.1.1/24 brd 10.30.1.255 scope global enp1s0
      valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::523e:aaff:fe1f:6381/64 scope link
      valid_lft forever preferred_lft forever




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==== Weblinks ====
==== Weblinks ====


[[Kategorie:IPv6/Adresse]]
[[Kategorie:IPv6/Autoconfiguration]]
[[Kategorie:IPv6/Link]]
 
</noinclude>
</noinclude>

Aktuelle Version vom 21. Juli 2025, 15:52 Uhr

IPv6/Autoconfiguration - Stateless Address Autoconfiguration (SLACC)

Beschreibung

Automatische Konfiguration von IPv6-Adressen

  • Stateless Address Autoconfiguration
Motivation

Reduzierung von Abhängigkeiten

  • SLAAC reduziert IPv6 die Abhängigkeit von dritten Komponenten zur Organisation des Links
  • Die Nutzung von Stateless Address Autoconfiguration erfordert keine manuelle Konfiguration der Hosts und nur sehr wenige Konfigurationsschritte auf dem Router
  • Damit einher geht der Verlust einer strengen Zuordnung von Adressen zu bestimmten Hosts
Aufgaben
Aufgabe Beschreibung
1 Link-local Address generieren
2 Autokonfiguration durchführen
3 Duplicate Address Detection
Aressverwaltung

Umgebungen mit zentraler Adressverwaltung verwenden DHCPv6

  • Simultaner Betrieb von DHCPv6 und Stateless Address Autoconfiguration ist möglich
Überblick
Prinzip SLAAC
  1. Host fragt mit einer Router Solicitation nach einem Router Advertisement
  2. Router verschickt das angeforderte Router Advertisement mit den relevanten Daten
  3. Host konfiguriert sein Interface
  4. Host prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen


Wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet

Ablauf

Router Solicitation

Host fragt mit Router Solicitation ein Router Advertisement an

  • Router verschickt das angeforderte Router Advertisement
  • enthält alle konfigurationsrelevanten Daten
Konfiguration des Interfaces

Daraufhin führt der Host die Konfiguration des Interfaces durch

  • prüft die Eindeutigkeit der selbst erzeugten Adressen

Erst wenn diese Eindeutigkeit angenommen werden kann, ist die Konfiguration des Interfaces vollständig und gilt als beendet

Router Solicitation
Router Solicitation
Adresse für den Global Scope

Nachdem client nun eine gültige Link-local Address hat, versucht er auch eine gültige Adresse für den Global Scope zu erhalten

  • Dazu lässt er sich von jedem Router am Link ein RouterAdvertisement zukommen
  • Die Anforderung der Router Advertisements geschieht mit Hilfe einer Router Solicitation

Die Nachricht wird von der Link-local Address des Hosts gesendet Hier von der Adresse 

fe80::200:ff:fe6:d1e
  • Als Zieladresse wird die All Routers Multicast Address ff02::2 verwendet
  • Angehängt an die Router Solicitation ist, eine ICMPv6-Option mit der Link-layer Address des Absenders

Router Advertisement

Alle Router am Link antworten auf die Router Solicitation mit einem Router Advertisement

  • Da wir nur einen Router am Link haben, nämlich router, erhalten wir auch nur ein Router Advertisement

Nach dem Erhalt des Router Advertisements erzeugt client eine Global Unicast Address

  • Dazu verwendet er das von router verteilte Präfix und den bereits vorhandenen Interface Identifier

Duplicate Address Detection

Duplicate Address Detection (Global Unicast)

IPv6/Autoconfiguration/DuplicateAddressDetection

Test

Einem Test der Konnektivität von client steht nun nichts mehr im Wege

Dazu verschicken wir Echo Requests von client an den Tunnelendpunkt des Tunnelbrokers 

ping6 -c 3 2a01:198:200:a23::1
Da Echo Replies eintreffen, können wir davon ausgehen dass das Routing funktioniert

Den Beweis können wir auch mit traceroute6 antreten: 

traceroute6 -n 2a01:198:200:a23::1

An erster Stelle steht der nächste Hop, in unserem Fall die Adresse des Interfaces eth1 von router

  • Schon in der zweiten Zeile ist das Ziel erreicht



Anhang

Siehe auch

Links

Weblinks


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