IPv6/Host/Neighbor Cache

IPv6 Neighbor Cache

Beschreibung

Nodes am internen Link

• Router
• Linux
• Windows

Neighbor Discovery Protocol (NDP)

• Über die Link-local Addresses können Nodes auf dem internen Link kommunizieren
• Dies kann mit Echo Requests getestet werden

Link-local Addresses zu Link-layer Addresses auflösen

Nodes waren in der Lage die Link-local Addresses ihrer Nachbarn zu gültigen Link-layer Addresses aufzulösen

• Unser Link internal ist ein virtuelles Ethernet, die Link-layer Addresses entsprechen in unserem Netz deshalb den bei Ethernet gebräuchlichen MAC-Adressen
• Zuständig für die Auflösung von IPv6-Adressen zu Link-layer Addresses ist das Neighbor Discovery Protocol (NDP), spezifiziert in RFC 4861

NDP wird über ICMPv6 transportiert

• Damit ist es von IPv6 abhängig, wenn es IPv6-Adressen auflösen soll
• Wie und warum das dennoch funktioniert, werden wir uns gleich anschauen
• Vorher machen wir uns aber noch mit den Neighbor Caches vertraut
• Jeder Node betreibt einen Neighbor Cache in dem er die Ergebnisse der Link-layerAdressauflösungen zwischenspeichert

Unter IPv4 haben wir für die Auflösung noch ARP benutzt, dessen Ergebnisse in der ARP-Tabelle zwischengespeichert wurden

Gültigkeit des Neighbor Caches

Einträge im Neighbor Caches sind je nach Betriebssystem und Zustand unterschiedlich lange gültig

• Im Normalfall sind sie recht kurzlebig
• Daher sind für die folgenden Experimente mitunter mehrere Anläufe notwendig

Für das Einfangen eines ganz bestimmten Zustands müssen wir zum richtigen Zeitpunkt den Neighbor Cache auslesen

• Manchmal ist es daher vorteilhaft, das nächste Kommando schon in der Zwischenablage bereitzuhalten, um schneller reagieren zu können

Windows

IPv6/Host/Neighbor Cache/Windows

Linux

Die Zustände werden wir in einem weiteren Experiment, diesmal von linux aus, untersuchen

• Wir verschicken Echo Requests an router, werden uns aber bei Eingabe der Adresse im letzten Zeichen vertippen
• Die Echo Requests gehen an die Adresse fe8 ::219:83ff:fe 9:17db
• Den Vorgang brechen wir vorerst nicht ab

user@linux:~ ping6 fe8::219:83ff:fe9:17db%eth
PING fe8::219:83ff:fe9:17db% eth '
( fe8 ::219:83 ff : fe 9 :17 db ) 56 data bytes
From fe8 ::2 : ff : fe6 : d1e icmp_seq =1 Destination '
unreachable : Address unreachable
48 packets transmitted ,
received , +42 errors , 1 % '
packet loss , time 47182 ms

Während Linux weiter fleißig Echo Requests versendet, öffnen wir ein zweites Terminal und schauen in diesem auf den Neighbor Cache

• Unter Linux steht uns dafür das Kommando ip neighbor show zur Verfügung

user@linux:~ ip neighbor show
fe8::219:83ff:fe9:17 db dev eth INCOMPLETE

Wir lernen mit Incomplete einen weiteren Zustand kennen

Nun brechen wir das Senden der Echo Requests im ersten Terminal ab, wechseln zügig in das zweite Terminal und lassen uns erneut den Neighbor Cache ausgeben

user@linux:~ ip neighbor show
fe8::219:83ff:fe9:17 db dev eth FAILED

Sofern wir uns nicht zu viel Zeit gelassen haben, sehen wir noch den Zustand Failed bevor der Eintrag aus dem Neighbor Cache verschwindet

• Failed ist kein Zustand, den man in RFC 4861 findet, sondern soll verdeutlichen, dass die Auflösung der Adresse nicht erfolgreich beendet werden konnte

Zustände der Einträge

Bedeutungen der Zustände

Zustand	Beschreibung
Incomplete	Es findet gerade eine Adressauflösung statt Diese konnte aber noch nicht erfolgreich beendet werden
Reachable	Der zugehörige Nachbar gilt als erreichbar Entweder findet gerade eine Kommunikation mit ihm statt oder eine solche ist erst wenige Sekunden her
Stale	Die Erreichbarkeit des zugehörigen Nachbarn ist unbekannt Es fand kürzlich eine Kommunikation mit ihm statt Solange keine weitere Kommunikation beabsichtigt ist, sollte auf eine erneute Adressauflösung verzichtet werden
Delay	Der zugehörige Nachbar gilt nicht als erreichbar Es wurde aber wieder eine Kommunikation mit ihm gestartet Bleibt eine Bestätigung der Erreichbarkeit durch die kommunizierende Schicht aus, wird auf IP-Schicht die Erreichbarkeit aktiv überprüft werden
Probe	Der zugehörige Nachbar gilt nicht als erreichbar Seine Erreichbarkeit wird gerade aktiv geprüft Sollte die Prüfung fehlschlagen, wird der Eintrag entfernt

Adressauflösung mitschneiden

Dass die Neighbor Caches funktionieren haben wir gerade gesehen

• Auch wissen wir dank der erfolgreichen Echo Requests, dass die Auflösung von IPv6-Adressen und Link-layer Addresses funktioniert
• Es ist nun an der Zeit, die Frage nach dem Wie zu beantworten

Dazu suchen wir uns einen Node aus, der gerade einen leeren Neighbor Cache hat, zum Beispiel router

• Das Kommando zum Anzeigen des Neighbor Caches ist uns aus den vorherigen Experimenten noch bekannt
• Sollten sich noch gültige Einträge im Neighbor Cache befinden, warten wir noch etwas ab

Wenn der Node seine IPv6-Nachbarn schließlich vergessen hat, starten wir Wireshark auf dem entsprechenden Interface, hier eth1

Um eine Adressauflösung zu erzwingen versenden wir wieder Echo Requests

user@router:~ ping6 -c3 fe80::200:ff:fe60:d1e%eth1
PING fe80::200:ff:fe60:d1e%eth1 (fe80::200:ff:fe60:d1e) 56 data bytes
64 bytes from fe80::200:ff:fe60:d1e: icmp_seq=1 ttl=64 time=3.75 ms
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time  2005 ms

Neighbor Solicitation

Router Solicitation

Solicited Node Multicast Address

Solicited Node Multicast Address

Pakete an die Solicited Node Multicast Address eines Nodes können auch bei unbekannter Link-layer Address an diesen zugestellt werden

• Wie genau das funktioniert werden wir in Abschnitt 4.5 Multicast lernen
• Vorerst werden wir uns damit begnügen, dass es irgendwie funktioniert

Solicited Node Multicast Address

Neighbor Advertisement

Neighbor Advertisement

Neighbor Advertisement

Anhang

Siehe auch

• IPv6/Host/Neighbor Cache
• IPv6/Host/Neighbor Cache/TMP
• IPv6/Host/Neighbor Cache/Windows