IPv6/ICMP

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ICMPv6 - Internet Control Message Protocol für IPv6

Beschreibung

ICMPv6 (Internet Control Message Protocol Version 6)
Familie: Internetprotokolle
Einsatzgebiet: Obligatorischer Zusatz zu IPv6, Fehlermeldungen, Diagnose, Autoconfiguration, Routing
Internet-Protokolle im TCP/IP-Protokollstapel
Internet ICMPv6
IPv6
Netzzugang Ethernet Token
Bus 		IEEE
802.11a/b/g/n 		FDDI …
Standards:

RFC 8200 (2017) RFC 4443 (2006)

Das Internet Control Message Protocol for the Internet Protocol Version 6 (ICMPv6) ist die mit IPv6 zusammen verwendete Version des Internet Control Message Protocol

Im Gegensatz zum ICMP bei IPv4 ist ICMPv6 zwingend für den Betrieb von IPv6 nötig

  • Ein generelles Blockieren von ICMPv6 auf der Firewall führt dazu, dass IPv6 nicht funktioniert (vgl
  • RFC 4890)

ICMPv6 dient als Hilfsprotokoll für IPv6, ist in derselben OSI-Schicht 3 wie dieses angesiedelt und nutzt das IPv6-Protokoll zum Versand von ICMP-Nachrichten

  • Als Protokoll-Nummer wird dabei 58 ins Next-Header-Feld des IPv6-Headers eingefügt

Header

Das Feld Type gibt die Klasse der ICMP-Nachricht an, welche mit dem Feld Code genauer spezifiziert werden kann
  • Die Prüfsumme wird zur Verifizierung der Gültigkeit des ICMPv6-Pakets benutzt
  • Der restliche Inhalt der ICMP-Nachricht wird durch den jeweiligen Typ bestimmt
  • Bei Fehlernachrichten wird nach den möglichen zusätzlichen Feldern immer noch so viel wie möglich vom fehlerverursachenden Paket angehängt
ICMPv6 Header
0 Type Code Prüfsumme
… ICMPv6-Nachricht …

Prüfsumme

Prüfsummen-Schema
0 IPv6-Absender-Adresse
32
64
96
128 IPv6-Ziel-Adresse
160
192
224
256 IPv6-Nutzlast-Größe
288 Checksumme 0 Next Header 58

Die Prüfsumme (engl. checksum) eines ICMPv6-Pakets ist ein 16-Bit-Einerkomplement der Summe des Einerkomplements der gesamten ICMPv6-Nachricht

  • Zusätzlich zur Nachricht wird noch ein IPv6-Pseudoheader vorne angehängt
  • Zur Berechnung der Prüfsumme wird das Prüfsummenfeld auf 0 gesetzt
  • Der zur Berechnung der Prüfsumme verwendete Pseudoheader sieht wie im Schema nebenan aus

Dies ist eine der Neuerungen von ICMPv6 gegenüber ICMP, wo die Prüfsumme nur über den ICMP-Header berechnet wurde

Verarbeitung

Regeln für die Verarbeitung von ICMPv6-Nachrichten
  • Unbekannte ICMPv6-Fehlernachrichten müssen an die darüberliegende Netzwerkschicht weitergereicht werden
  • Unbekannte ICMPv6-Informationsnachrichten müssen ohne Benachrichtigung des Absenders verworfen werden
  • Jeder Fehlernachricht wird am Ende so viel wie möglich des fehlerverursachenden Pakets angehängt
  • Die Protokollnummer zum Weiterreichen von unbekannten Fehlernachrichten wird aus dem angehängten Originalpaket entnommen
Auf folgende Pakete werden keine Fehlernachrichten versandt
  • Fehlernachrichten
  • Pakete an Multicast-, Link-Level-Multicast- oder Link-Level-Broadcast-Adressen mit folgenden Ausnahmen:
    • Packet-Too-Big-Nachrichten
    • Parameter-Problem-Nachrichten mit Code 2 – unbekannte IPv6-Option
  • Das Netz darf nicht mit ICMPv6-Fehlernachrichten geflutet werden

Nachrichten-Typen

Die Nachrichten-Typen werden in zwei Gruppen unterteilt
  • Die ersten 128 Typen (0–127) mit dem höchstwertigen Bit (engl. most significant bit) auf 0, sind Fehlernachrichten
  • Die zweiten 128 Typen (128–255), mit dem höchstwertigen Bit auf 1, sind Informationsnachrichten
Fehlernachrichten
Type Beschreibung RFC
1 Destination Unreachable RFC 4443
2 Packet Too Big RFC 4443
3 Time Exceeded RFC 4443
4 Parameter Problem RFC 4443
100 Private experimentation
101 Private experimentation
Informationsnachrichten
Type Beschreibung RFC
128 Echo Request RFC 4443
129 Echo Reply RFC 4443
130 Multicast Listener Query RFC 2710 und RFC 3810
131 Version 1 Multicast Listener Report RFC 2710
132 Multicast Listener Done RFC 2710
133 Router Solicitation RFC 4861
134 Router Advertisement RFC 4861
135 Neighbor Solicitation RFC 4861
136 Neighbor Advertisement RFC 4861
137 Redirect RFC 4861
138 Router Renumbering RFC 2894
139 ICMP Node Information Query RFC 4620
140 ICMP Node Information Response RFC 4620
141 Inverse Neighbor Discovery Solicitation Message RFC 3122
142 Inverse Neighbor Discovery Advertisement Message RFC 3122
143 Version 2 Multicast Listener Report RFC 3810
144 Home Agent Address Discovery Request Message RFC 3775
145 Home Agent Address Discovery Reply Message RFC 3775
146 Mobile Prefix Solicitation RFC 3775
147 Mobile Prefix Advertisement RFC 3775
148 Certification Path Solicitation Message RFC 3971
149 Certification Path Advertisement Message RFC 3971
150 ICMP messages utilized by experimental mobility protocols such as Seamoby RFC 4065
151 Multicast Router Advertisement RFC 4286
152 Multicast Router Solicitation RFC 4286
153 Multicast Router Termination RFC 4286
155 RPL Control Message RFC 6550
200 Private experimentation
201 Private experimentation
255 Reserved for expansion of ICMPv6 informational messages

Destination Unreachable – Type 1

Destination-Unreachable-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 Unbenutzt
… Fehlerhaftes Paket

Destination-Unreachable-Nachrichten sollten vom Router erzeugt werden, wenn ein Paket nicht ausgeliefert werden konnte

  • Wenn das Paket wegen Überlastung fallen gelassen wurde, muss keine Destination Unreachable versandt werden

Wenn das Paket wegen fehlender Routen nicht ausgeliefert wurde, wird der Code 0 gesetzt

  • Ist das Ausliefern administrativ verboten (Firewall), wird der Code 1 gesetzt
  • Wenn der Router die IPv6-Adresse nicht auflösen kann, oder ein Problem mit dem Link hat, wird der Code 3 gesetzt
  • Wenn ein Zielhost für ein UDP-Paket keinen Listener hat, sollte er ein Destination Unreachable mit Code 4 versenden

Wenn ein Destination Unreachable empfangen wird, muss es der darüberliegenden Schicht weitergereicht werden

Packet Too Big – Type 2

Packet-Too-Big-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 MTU
… Fehlerhaftes Paket

Eine Packet-Too-Big-Nachricht muss vom Router erzeugt werden, wenn ein Paket nicht weitergeleitet werden kann, weil es größer ist als die maximale MTU des Links, über den es versendet werden soll. Packet-Too-Big-Nachrichten werden vom Path MTU Discovery gebraucht, um die pfadabhängige MTU zu ermitteln

Der Code sollte vom Sender auf 0 gesetzt und vom Empfänger ignoriert werden

Wenn ein Packet Too Big empfangen wird, muss es dem darüberliegenden Layer weitergereicht werden

Time Exceeded – Type 3

Time-Exceeded-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 Unbenutzt
… Fehlerhaftes Paket

Wenn ein Router ein Paket mit einem Hop-Limit von 0 erhält, oder den Time-to-Live-Wert auf 0 reduziert, muss er das Paket verwerfen und ein Time Exceeded mit Code 0 an den Absender versenden

  • Das zeigt entweder eine Endlosschleife im Routing an oder ein zu kleines anfängliches Hop-Limit

Wenn von einer fragmentierten Nachricht nicht alle Fragmente innerhalb einer gewissen Zeit ankommen, wird das Paket verworfen und es muss ein Time Exceeded mit Code 1 versendet werden

Parameter Problem – Type 4

Parameter-Problem-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 Pointer
… Fehlerhaftes Paket

Wenn ein Host beim Verarbeiten eines IPv6-Pakets ein Problem in einem Feld feststellt und nicht mit der Verarbeitung weiterfahren kann, muss er das Paket verwerfen und eine Parameter-Problem-Nachricht verschicken

Mit dem Code wird dabei die Art des Problems genauer beschrieben

0 Fehlerhaftes Header-Feld gefunden
1 Unbekannter Next-Header-Typ gefunden
2 Unbekannte IPv6-Option
3 Unvollständiger IPv6 Header Chain im ersten IPv6 Fragment

Der Pointer zeigt dabei auf die Stelle im Paket, an der das Problem aufgetreten ist

Echo Request – Type 128

Echo-Request-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 Identifikation Sequenznummer
… Daten

Mit einem Echo Request wird um eine Antwort gebeten

  • Ein Echo Request ist nichts anderes als ein simpler Ping
  • Das Datenfeld kann mit Daten vergrößert werden, um größere Pakete zu produzieren
  • So kann man zum Beispiel die MTU ermitteln

Jedes System muss gemäß RFC auf Echo Requests reagieren und mit Echo Replies antworten

  • Auch sollte jedes System eine Anwendung zum Versenden und Empfangen von Echo Request/Replies besitzen
  • Hiervon wird in der Praxis jedoch oft abgewichen, so blockiert beispielsweise die Windows-Firewall standardmäßig ICMPv6-Echo-Request-Anfragen

Empfangene Echo Request können an Anwendungen weitergeleitet werden, die auf ICMP-Nachrichten horchen

Echo Reply – Type 129

Echo-Reply-Schema
0 Type Code Prüfsumme
32 Identifikation Sequenznummer
… Daten

Auf eine Echo-Request-Nachricht muss mit einem Echo Reply geantwortet werden

  • Das Paket ist bis auf das Typenfeld dasselbe. Echo-Reply-Nachrichten sollen nur an Unicast-Adressen verschickt werden

Anhand der Identifikation und der Sequenznummer wird der Empfänger die Antworten zu seinen Anfragen zuordnen können

Empfangene Echo-Reply-Nachrichten müssen an die Anwendung weitergereicht werden, die den zugehörigen Echo Request versendet hat

  • An die restlichen auf ICMP horchende Anwendungen kann es weitergereicht werden

Multicast Listener Discovery – Type 130

MLD ist die Implementation von IGMP (IPv4) in IPv6

  • Es wird also genutzt, um Multicast-Abonnements zu verwalten
  • Dabei entspricht MLDv1 IGMPv2 und MLDv2 IGMPv3
  • Bei den jeweils neueren Versionen lässt sich bestimmen, welche Quell-Adressen für Multicast-Streams akzeptabel sind.), Windows seit 2006 (Vista), FreeBSD seit 2009 (8.0)


Anhang

Siehe auch

Dokumentation

RFC
  1. RFC 4861 – "Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)"
  2. RFC 4443 – "Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6)" Specification
  3. RFC 3122 – "Extensions to IPv6 Neighbor Discovery for Inverse Discovery Specification"
  4. IANA ICMP Parameters – vollständige Liste der ICMPv6-Typen und -Codes
  5. RFC 4890 – "Recommendations for Filtering ICMPv6 Messages in Firewalls"
  6. RFC 7112 – "Implications of Oversized IPv6 Header Chains"
  7. RFC 8200 – "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification" (löst RFC 2460 ab)
  8. https://tools.ietf.org/html/rfc4604

Links

Weblinks
  1. https://de.wikipedia.org/wiki/ICMPv6
  2. https://lwn.net/Articles/29489/

TMP

IPv6 ICMPv6 ICMPv6 - Bedeutung 

Internet Control Message Protocol for the Internet Protocol Version 6 (ICMPv6)
● ist die mit IPv6 zusammen verwendete Version des Internet Control Message Protocol

Meldungen
● Es dient, wie ICMPv4 bei IPv4, in Netzwerken zum Austausch von Fehler- und
Informationsmeldungen

NDP
● Zusätzlich findet es im Neighbor Discovery Protocol, dem Ersatz des Address Resolution Protocol
Verwendung

Bedeutung
● Im Gegensatz zum ICMP bei IPv4 ist ICMPv6 zwingend für den Betrieb von IPv6 nötig
● Ein generelles Blockieren von ICMPv6 auf der Firewall führt dazu, dass IPv6 nicht funktioniert
(vgl. RFC 4890)

Transport
● ICMPv6-Nachrichten werden vor dem Versenden in IPv6-Pakete eingepackt und so verschickt
– Auch wenn ICMPv6 auf derselben Netzwerkschicht ist wie IPv6

Protokoll-Nummer
● Als Protokoll-Nummer wird 58 ins Next-Header-Feld des IPv6-Headers eingefügt

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 2 ICMPv6 im Protokollstapel

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 3 Erweiterte ICMP-Funktionalität 

Unverzichtbar
● ICMPv6 (Protokolltyp 58) stellt für das Funktionieren von IPv6 unverzichtbare Funktionen zur
Verfügung

Firewalls
● Das Verbieten aller ICMPv6-Pakete in einem IPv6-Netzwerk durch Filter ist daher im Normalfall
nicht durchführbar

ARP und NDP
● Insbesondere wird das Address Resolution Protocol (ARP) durch das Neighbor Discovery
Protocol (NDP) ersetzt, welches auf ICMPv6 basiert
● NDP macht hierbei intensiv Gebrauch von Link-Local-Unicast-Adressen und Multicast
● das von jedem Host beherrscht werden muss

Default-Routen
● Im Rahmen des NDP werden auch die automatische Adressvergabe und die automatische
Zuordnung einer oder mehrerer Default-Routen über ICMPv6 abgewickelt, so stellt es die
meisten Funktionen zur IPv6-Autokonfiguration zur Verfügung
● NDP kann auf die Möglichkeit weiterer Konfiguration durch DHCPv6 verweisen, welches UDP-
Pakete benutzt

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 4 Erweiterte ICMP-Funktionalität 

Fragmentierung
● Fragmentierung überlanger IPv6-Pakete erfolgt nicht durch die Router
– Anders als bei IPv4
● Absender werden mit Hilfe von ICMPv6-Nachrichten aufgefordert, kleinere Pakete zu schicken
– unter Zuhilfenahme des Fragment Extension Headers

Path MTU Discovery
● Ein IPv6-Host, bzw. eine Anwendung sollte vor dem Versenden einer großen Anzahl von IPv6-
Paketen eine Path MTU Discovery gemäß RFC 1981 durchführen
– um Pakete mit maximal möglicher Größe verschicken zu können

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 5 ICMPv6-Header 

Type
● Das Feld Type gibt die Klasse der ICMP-Nachricht an

Code
● welche mit dem Feld Code genauer spezifiziert werden kann

Prüfsumme
● Die Prüfsumme wird zum Prüfen der Gültigkeit des ICMPv6-Pakets benutzt

Inhalt
● Der restliche Inhalt der ICMP-Nachricht wird durch den jeweiligen Typ bestimmt
● Bei Fehlernachrichten wird nach den möglichen zusätzlichen Feldern immer noch so viel wie
möglich vom fehlerverursachenden Paket angehängt

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 6 ICMPv6-Typen

Nachrichten-Typen werden in zwei Gruppen unterteilt 

Fehlernachrichten
● Die ersten 128 Typen (0–127) mit dem höchstwertigen Bit (engl. most significant bit) auf 0

Informationsnachrichten
● Die zweiten 128 Typen (128–255), mit dem höchstwertigem Bit auf 1

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 7 Fehlernachrichten 

Type Beschreibung RFC
1 Destination Unreachable RFC 4443
2 Packet Too Big RFC 4443
3 Time Exceeded RFC 4443
4 Parameter Problem RFC 4443
100 Private experimentation
101 Private experimentation

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 8 Informationsnachrichten 

Type Beschreibung RFC
128 Echo Request RFC 4443
129 Echo Reply RFC 4443
130 Multicast Listener Query RFC 2710 und RFC 3810
131 Version 1 Multicast Listener Report RFC 2710
132 Multicast Listener Done RFC 2710
133 Router Solicitation RFC 4861
134 Router Advertisement RFC 4861
135 Neighbor Solicitation RFC 4861
136 Neighbor Advertisement RFC 4861
137 Redirect RFC 4861
138 Router Renumbering
139 ICMP Node Information Query RFC 4620
140 ICMP Node Information Response RFC 4620
141 Inverse Neighbor Discovery Solicitation Message RFC 3122
142 Inverse Neighbor Discovery Advertisement Message RFC 3122
143 Version 2 Multicast Listener Report RFC 3810

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 9 Informationsnachrichten 

Type Beschreibung RFC
144 Home Agent Address Discovery Request Message RFC 3775
145 Home Agent Address Discovery Reply Message RFC 3775
146 Mobile Prefix Solicitation RFC 3775
147 Mobile Prefix Advertisement RFC 3775
148 Certification Path Solicitation Message RFC 3971
149 Certification Path Advertisement Message RFC 3971
150 ICMP messages utilized by experimental mobility protocols such as RFC 4065
Seamoby
151 Multicast Router Advertisement RFC 4286
152 Multicast Router Solicitation RFC 4286
153 Multicast Router Termination RFC 4286
200 Private experimentation
201 Private experimentation
255 Reserved for expansion of ICMPv6 informational messages

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 10 Prüfsumme 

Die Prüfsumme (engl. checksum) eines ICMPv6-Pakets
● ist ein 16-Bit-Einerkomplement der Summe des Einerkomplements der gesamten ICMPv6-
Nachricht
– 'Einerkomplement' ist eine arithmetische Operation, bei der alle Bit invertiert werden (arithmetische Nicht-
Verknüpfung)
– Aus 0 wird 1 und umgekehrt
– Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Einerkomplement

Pseudoheader
● Zusätzlich zur Nachricht wird noch ein IPv6-Pseudoheader angehängt
– Neuerungen gegenüber ICMP, wo die Prüfsumme nur über den ICMP-Header berechnet wurde
● Zur Berechnung der Prüfsumme wird das Prüfsummenfeld auf 0 gesetzt
● Pseudoheader zur Berechnung der Prüfsumme:

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 11 ICMPv6 - Verarbeitung

Regeln für die Verarbeitung von ICMPv6-Nachrichten 

Unbekannte ICMPv6 - Fehlernachrichten
● müssen an die darüber liegende Netzwerkschicht weitergereicht werden

Unbekannte ICMPv6 - Informationsnachrichten
● müssen kommentarlos verworfen werden

Jeder Fehlernachricht
● wird am Ende so viel wie möglich des fehlerverursachenden Pakets angehängt

Protokollnummer zum Weiterreichen
● von unbekannten Fehlernachrichten wird aus dem angehängten Originalpaket entnommen

Pakete auf die keine Fehlernachrichten versandt werden
● Fehlernachrichten
● Pakete an Multicast-, Link-Level-Multicast- oder Link-Level-Broadcast-Adressen mit folgenden
Ausnahmen:
– Packet-Too-Big-Nachrichten
– Parameter-Problem-Nachrichten mit Code 2 – unbekannte IPv6-Option
● Das Netz darf nicht mit ICMPv6 - Fehlernachrichten geflutet werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 12 ICMP-Standard-Typen

Destination Unreachable – Type 1 

Destination – Unreachable - Nachrichten sollten vom Router erzeugt werden, wenn ein
Paket nicht ausgeliefert werden konnte
● Wenn das Paket wegen Überlastung fallen gelassen wurde, muss keine Destination Unreachable
versandt werden

Code 0
● fehlende Route

Code 1
● administrativ verboten (Firewall)

Code 3
● Router kann IPv6-Adresse nicht auflösen, oder Problem mit dem Link

Code 4
● Zielhost hat für ein UDP-Paket keinen Listener

Wenn ein Destination Unreachable empfangen wird, muss es der darüberliegenden
Schicht weitergereicht werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 13 ICMP-Standard-Typen

Packet Too Big – Type 2 

● muss vom Router erzeugt werden, wenn ein Paket nicht weitergeleitet werden kann, weil es
größer ist als die maximale MTU des Links, über den es versendet werden soll
● Packet-Too-Big-Nachrichten werden vom Path MTU Discovery dazu gebraucht, um die
pfadabhängige MTU zu ermitteln

Code
● sollte vom Sender auf 0 gesetzt und vom Empfänger ignoriert werden

Wenn ein Packet Too Big empfangen wird, muss es dem darüber liegenden Layer
weitergereicht werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 14 ICMP-Standard-Typen

Time Exceeded – Type 3 

Code 0
● Wenn ein Router ein Paket mit einem Hop-Limit von 0 erhält, oder sie auf 0 verkleinert, muss er
das Paket verwerfen und ein Time Exceeded mit Code 0 versenden
● Das zeigt entweder eine Endlosschleife im Routing an oder ein zu kleines anfängliches Hop-
Limit

Code 1
● Wenn von einer fragmentierten Nachricht nicht alle Fragmente innerhalb einer gewissen Zeit
ankommen, wird das Paket verworfen und es muss ein Time Exceeded mit Code 1 versendet
werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 15 ICMP-Standard-Typen

Parameter Problem – Type 4 

● Wenn ein Host beim Verarbeiten eines IPv6-Pakets ein Problem in einem Feld feststellt und
nicht mit der Verarbeitung weiterfahren kann, muss er das Paket verwerfen und eine Parameter-
Problem-Nachricht verschicken

Code
● Mit dem Code wird dabei die Art des Problems genauer beschrieben

0 Fehlerhaftes Header-Feld gefunden
1 Unbekannter Next-Header-Typ gefunden
2 Unbekannte IPv6-Option

Pointer
● Der Pointer zeigt dabei auf die Stelle im Paket, an der das Problem aufgetreten ist

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 16 ICMP-Standard-Typen

Echo Request – Type 128 

Mit einem Echo Request wird um eine Antwort gebeten
● Ein Echo Request ist nichts anderes als ein simpler Ping

Das Datenfeld
● kann mit Daten vergrößert werden, um größere Pakete zu produzieren
● So kann man zum Beispiel die MTU ermitteln

Jedes System muss auf Echo Requests reagieren und mit Echo Replies antworten
● Auch sollte jedes System eine Anwendung zum Versenden und Empfangen von Echo
Request/Replies besitzen

Empfangene Echo Request
● können an Anwendungen weitergeleitet werden, die auf ICMP-Nachrichten horchen

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 17 ICMP-Standard-Typen

Echo Reply – Type 129 

Auf eine Echo-Request-Nachricht muss mit einem Echo Reply geantwortet werden
● Das Paket ist bis auf das Typenfeld dasselbe

Echo-Reply-Nachrichten sollen nur an Unicast-Adressen verschickt werden

Identifikation und der Sequenznummer
● Anhand der Identifikation und der Sequenznummer wird der Empfänger die Antworten zu seinen
Anfragen zuordnen können

Empfangene Echo-Reply-Nachrichten
● müssen an die Anwendung weitergereicht werden, die den zugehörigen Echo Request
versendet hat
● An die restlichen auf ICMP horchende Anwendungen kann es weitergereicht werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 18 ICMP-Standard-Typen

Multicast Listener Discovery – Type 130 

MLD ist die Implementation von IGMP (IPv4) in IPv6
● Es wird genutzt um Multicast Abonnements zu verwalten

MLDv1 IGMPv2 entsprechen MLDv2 IGMPv3
● Bei den jeweils neueren Versionen lässt sich bestimmen, welche Quell-Adressen für Multicast-
Steams akzeptabel sind

Unterstützung in Betriebsystemen
● Linux unterstützt es seit 2003 (2.5.68), Windows seit 2006 (Vista), FreeBSD seit 2009 (8.0)

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 19 Weblinks 

RFC 4861 – Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)
● https://tools.ietf.org/html/rfc4861

RFC 4443 – Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol
Version 6 (IPv6) Specification
● https://tools.ietf.org/html/rfc4443

RFC 3122 – Extensions to IPv6 Neighbor Discovery for Inverse Discovery
Specification
● https://tools.ietf.org/html/rfc3122

IANA ICMP Parameters – vollständige Liste der ICMPv6-Typen und -Codes
● http://www.iana.org/assignments/icmpv6-parameters

RFC 4890 – Recommendations for Filtering ICMPv6 Messages in Firewalls
● https://tools.ietf.org/html/rfc4890

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 20 

IPv6

Neighbor Discovery Protocol Neighbor Discovery Protocol (NDP)

Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

● Ersatz des Address Resolution Protocol (ARP) von IPv4 für IPv6

Verwendung 

NDP wird von den am IPv6-Netzwerk beteiligten Knoten benutzt
● Link-Layer-Adresse von anderen Knoten ausfindig machen
– die am selben Netzwerk angeschlossen sind
● Aktualisieren zwischengespeicherter Adressen

Router finden, der Pakete weiterleiten kann
● Für alle nicht am selben Netzwerk hängenden Knoten

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 22 Neighbor Discovery Protocol (NDP)

Funktionsweise In der Default Router List 

● Für NDP muss der Knoten für jedes Interface ● werden alle Router verwaltet, die für das
folgende Informationen verwalten Interface bekannt sind. Die Einträge
verweisen auf Einträge im Neighbor Cache
Im Neighbor Cache ● Zusätzlich haben sie ein Ablaufdatum
● werden Adressen verwaltet, an die etwas gesendet sodass alte Router verschwinden und nur
wurde und die sich im selben Netzwerk befinden. die erhalten bleiben, die ihre Anwesenheit
Zu jedem Eintrag einer IPv6-Adresse steht ihre verkünden
Link-Layer-Adresse
● Auch weitere Informationen werden hier verwaltet, NDP ICMPv6-Typen
wie zum Beispiel Pointer auf Pakete, die auf die
Adressauflösung warten, Informationen für die ● Die Informationen zum Erstellen dieser
Erreichbarkeitsprüfung oder ob es ein Router ist. Listen werden per ICMPv6 (Internet Control
Message Protocol V6) ausgetauscht. NDP
Im Destination Cache definiert zu diesem Zweck fünf ICMPv6-
● werden Adressen verwaltet, an die etwas gesendet Typen
wurde. Für jeden Eintrag wird, per Link auf den
Neighbor Cache, gespeichert, welches der
nächste Hop ist, den ein Paket nehmen soll

In der Prefix List
● werden die Präfixe verwaltet, die auf demselben
Netz gültig sind. Jeder Eintrag, außer der zur link-
lokalen Adresse, hat ein Ablaufdatum. Somit
bleiben nur Netze in der Liste, die von einem
Router verkündet werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 23 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Router- und Präfix-Ermittlung
● Router versenden in gewissen Zeitabständen Router-Advertisement-Nachrichten per Multicast
– Die Informationen in diesen Nachrichten werden verwendet, um die Default Router List und die Prefix List
zu erstellen
● Nach Ablauf der angegebenen Lebenszeit werden die Einträge wieder aus den Listen gelöscht
– Dadurch bleiben nur Router eingetragen, die aktiv sind und ihre Anwesenheit periodisch kundtun
● Um nicht auf das nächste geplante Router Advertisement warten zu müssen, kann ein Knoten
per Router-Solicitation-Nachricht an die Router-Multicast-Adresse ein Router Advertisement
erzwingen
– Dies ist besonders beim Aktivieren eines neuen Interfaces von Vorteil, um mit der Konfiguration nicht
warten zu müssen

Parameterermittlung
● Mit diesem Mechanismus ermitteln Knoten relevante Parameter für den Link (z. B. die für den
Link verwendete MTU), an dem sie angeschlossen sind, oder Internet Parameter (wie zum
Beispiel den Wert für den Hop Limit), die für ausgehende Pakete verwendet werden müssen

Adress-Autokonfiguration
● Mit diesem Verfahren konfigurieren Netzknoten IPv6-Adressen für ihre Interfaces ohne einen
DHCP-Dienst zu nutzen

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 24 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Bestimmung des nächsten Hops
● Wenn ein Paket versendet werden soll, wird im Destination Cache nachgeschaut, ob für dieses
Ziel schon ein Eintrag vorhanden ist
● Wenn kein Eintrag existiert, wird anhand der Prefix List und der Default Router List der nächste
Hop für das Paket ermittelt
● Diese Information wird dann im Destination Cache gespeichert, um dies nicht jedes Mal
ermitteln zu müssen
● Wenn der neue Eintrag auf einen nichtvorhandenen Eintrag im Neighbor Cache zeigt, wird
dieser ebenfalls erzeugt, als unfertig markiert und die Adressauflösung (engl. Address
resolution) angestoßen
● Das Paket wird in die Queue gestellt und im Neighbor Cache ein Pointer darauf gesetzt

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 25 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Adressauflösung
● Um die Link-Layer-Adresse eines Knotens zu ermitteln, wird eine Neighbor-Solicitation-
Nachricht per IPv6-Multicast an die sog. Solicited Nodes-Adresse des Ziels versendet
● Anzumerken ist, dass auf Link-Layer-Ebene ebenfalls Multicast genutzt wird – jeder IPv6-Knoten
muss also auf Link-Layer-Ebene nicht nur auf seine originäre feste Adresse (z. B. Ethernet)
hören, sondern auch auf eine, auf seiner IPv6-Adresse beruhende, spezifische Multicast-
Adresse
● Im Neighbor-Solicitation-Paket ist dann die vollständige gesuchte IPv6-Adresse in den
Nutzdaten enthalten, und nur der Knoten mit der gleichen Adresse antwortet darauf
● Er verschickt eine Neighbor-Advertisement-Nachricht
● Die darin enthaltenen Informationen werden im Neighbor Cache gespeichert
● Wenn ein Eintrag noch unfertig war, kann er nun als erreichbar markiert werden und die Pakete
auf die er verweist, können ausgelöst werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 26 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Beispiel
● Ein IPv6-Host in einem Ethernet-Netzwerk mit einer link-lokalen IPv6-Adresse
fe80::021d:e0ff:fe2a:4242 hört auf der Link-Layer-Ebene nicht nur auf die Adresse
00:1d:e0:2a:42:42, sondern auch auf die Ethernet-Multicast-Adresse 33:33:ff:2a:42:42. 33:33 ist
dabei der Teil, der ein IPv6 Multicast-Paket kennzeichnet, ff:2a:42:42 identifiziert die eigentliche
Gruppe
● Das Multicast-Ziel für ein Neighbor-Solicitation-Paket auf IPv6-Ebene ist dann ff02::1:ff2a:4242

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 27 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Erkennung der Nichterreichbarkeit des Nachbarn
● Um den Neighbor Cache aktuell zu halten, wird versucht herauszufinden, ob die Einträge darin
noch aktuell sind
● Es gibt dabei verschiedene Wege festzustellen, ob ein Knoten nicht aktiv ist
● Solange man TCP-Daten oder TCP-Empfangsbestätigungen erhält, weiß man, dass der Knoten
noch erreichbar ist
● Wenn ein Eintrag seine Lebenszeit überschreitet, ohne durch Verkehr bestätigt zu werden, wird
er als veraltet markiert
● Sobald ein Paket versendet werden will, wird der Eintrag als verzögert markiert und für kurze
Zeit versucht, ihn durch Verkehr zu bestätigen
● Wenn dies nicht passiert, wird erneut eine Neighbor-Solicitation-Nachricht gesendet, um den
Knoten aktiv zu testen
● Wenn er nicht antwortet, wird er aus dem Neighbor Cache gelöscht

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 28 Neighbor Discovery Protocol (NDP) 

Erkennung doppelter Adressen
● Mit diesem Verfahren ermitteln Netzknoten, ob die Adresse, die sie sich bei der
Autokonfiguration gegeben haben, eindeutig ist

Umleitung
● Redirect-Nachrichten werden vom Router verschickt, um andere Knoten über einen besseren
ersten Hop für eine Zieladresse zu informieren
● Beim Empfangen einer solchen Nachricht wird der Destination Cache aktualisiert
● Wenn kein passender Eintrag im Destination Cache gefunden wird, wird ein neuer erstellt

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 29 ICMPv6-Typen

Router Solicitation – Type 133 

● Per Router Solicitation an die Router-Multicast-Adresse werden alle Router im selben Netz
aufgefordert, sich zu melden
● Der Code dieser Nachricht ist immer 0
● Das Feld „Reserviert“ muss vom Sender mit Nullen initialisiert werden und der Empfänger muss
es ignorieren
● Die einzig mögliche Option ist die Link-Layer-Adresse des Senders
● Um bei Protokollerweiterungen keine Probleme zu bekommen, müssen alle unbekannten
Optionen ignoriert werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 30 ICMPv6-Typen

Router Advertisement – Type 134 Das Erreichbarkeits-Timeout 

● ist ein 32-Bit-Integer, der angibt, wie viele
Per Router Advertisement Millisekunden ein Eintrag im Neighbor Cache
● verkünden Router ihre Anwesenheit im Netz nach dem Empfangen von Daten noch als
● Entweder auf Anfrage per Router Solicitation oder erreichbar gelten soll
periodisch, um nicht vergessen zu werden
Das Auflösungs-Timeout
Das Hop-Limit
● ist ein 32-Bit-Integer, der angibt, nach wie
● ist ein 8-Bit-Wert, der die vom Router vorgeschlagene
Standard-Hop-Limits enthält. vielen Millisekunden erneut ein Neighbor
Solicitation gesendet werden soll
Ein gesetztes M-Bit
● sagt dem Knoten, dass er neben Autokonfiguration für die Gültige Optionen
IP-Adresse auch Stateful-Autokonfiguration verwenden ● sind die Link-Layer-Adresse des Senders, die
soll
MTU des Routers und alle gültigen Präfixe
Ein gesetztes O-Bit
● sagt dem Knoten, dass er neben Autokonfiguration für Um problemfreie Protokoll-erweiterungen zu
alle Nicht-IP-Adress-Informationen auch Stateful- ermöglichen, müssen alle unbekannten Optionen
Autokonfiguration verwenden soll. ignoriert werden

Die Router-Lifetime
● ist ein 16-Bit-Integer, der angibt, wie viele Sekunden ein
Router in der Default Router List bleiben soll
● Das Maximum sind 18,2 Stunden
● Ein Wert von 0 besagt, dass der Router kein Default
Router ist und nicht in die Default Router List eingetragen
werden soll

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 31 ICMPv6-Typen

Router Advertisement – Type 134

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 32 ICMPv6-Typen

Neighbor Solicitation – Type 135 

Per Neighbor Solicitation
● (Nachbar Anfrage) an die Link-Layer-Multicast-
Adresse einer Ipv6-Adresse werden IPv6-
Adressen zu Link-Layer-Adressen aufgelöst
● Ebenfalls wird so die Erreichbarkeit eines
Knotens geprüft

Link-Layer-Multicast-Adresse
Zieladresse
● werden aus der Multicast-Adresse der
betreffenden IPv6-Adresse mittels Adress-
● IPv6-Adresse, die in eine Link-Layer-
Mapping berechnet Adresse aufgelöst werden soll
● Die letzten 3 Byte xx:yy:zz der Solicited-Node ● Es darf keine Multicast-Adresse
Multicast Adresse werden auf die letzten 3 Byte angegeben werden
der Link-Layer Adresse 33:33:FF:xx:yy:zz
gemappt
Einzig mögliche Option
Typ und Code ● Link-Layer-Adresse des Senders
● Type wird auf 135 gesetzt und der Code auf 0
Unbekannten Optionen müssen
Reserviertes Feld ignoriert werden
● muss vom Sender mit Nullen initialisiert und ● Um bei Protokollerweiterungen keine
vom Empfänger ignoriert werden Probleme zu bekommenv

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 33 ICMPv6-Typen

Neighbor Advertisement – Type 136 

Mit einer Neighbor-Advertisement-
Nachricht
● wird auf Neighbor-Solicitation-Nachrichten
geantwortet

Typ und Code
● Type wird auf 136 gesetzt und der Code auf 0

R-Bit Reserviertes Feld
● wird gesetzt, wenn der Knoten ein Router ist ● muss vom Sender mit Nullen initialisiert
und vom Empfänger ignoriert werden
S-Bit
● wird gesetzt, wenn das Neighbor Zieladresse
Advertisement aufgrund einer Unicast- ● Link-Layer-Adresse, die erfragt wurde
Neighbor-Solicitation-Nachricht gesendet wird

O-Bit Option
● bedeutet, dass der Eintrag im Neighbor Cache
● ist die Link-Layer-Adresse des Senders
aktualisiert werden muss ● Unbekannten Optionen ignoriert werden
um bei Protokollerweiterungen Probleme
zu vermeiden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 34 ICMPv6-Typen 

Redirect – Type 137
Per Redirect-Nachricht
● teilen Router mit, wenn es einen besseren ersten Hop für ein gewisses Ziel gibt

Type und Code
● Der Typ wird auf 137 gesetzt und der Code auf 0

Das reservierte Feld
● muss vom Sender mit Nullen initialisiert werden und vom Empfänger ignoriert
werden

Die Hop-Adresse
● ist der zu bevorzugende Router für die Adresse

Die Zieladresse
● ist die Adresse für die es einen besseren First-Hop gibt

Die einzigen möglichen Optionen
● sind die Link-Layer-Adresse des Senders
und der Header des auslösenden
Paketes
● Um bei Protokollerweiterungen keine
Probleme zu bekommen, müssen alle
unbekannten Optionen ignoriert werden

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 35 Implementierung in Betriebssystemen

Alle IPv6-fähigen Betriebssysteme sind in der Lage mit NDP Adressen aufzulösen 

Unter Linux erhält man mit dem iproute2-Werkzeug Einsicht in den Neighbor Cache
ip -6 neigh
2001:470:1f0b:2f2:5cad:a77f:aaff:849 dev wlan0 lladdr 00:11:25:32:10:ab REACHABLE
fe80::2a10:7bff:fe65:58a dev wlan0 lladdr 28:10:7b:65:ab:cd router REACHABLE
2001:470:1f0b:2f2::cafe dev wlan0 lladdr 00:11:25:32:10:ab REACHABLE

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 36 Implementierung in Betriebssystemen

Alle IPv6-fähigen Betriebssysteme sind in der Lage mit NDP Adressen aufzulösen 

Auf BSD-basierten Systemen hilft hierbei das Werkzeug ndp
● wobei die Optionen '-an' bedeuten, dass alle Hosts numerisch angezeigt werden sollen; hier bei FreeBSD 9

ndp -an
Neighbor Linklayer Address Netif Expire S Flags
2001:475:abcd:2f2:3189:67c1:b550:9400 c6:ab:27:56:b5:30 em0 14s R R
# <-- Rechner mit Privacy Extensions
2001:475:abcd:2f2:211:25ff:fe32:10ab 00:11:25:32:10:ab em0 permanent R
fe80::211:25ff:fe32:10ab%em0 00:11:25:32:10:ab em0 permanent R
2001:475:abcd:2f2::cafe 00:11:25:32:10:ab em0 permanent R
# <-- Alias-Adresse
fe80::2a10:7bff:fe65:58a%em0 28:10:7b:65:ab:cd em0 23h59m25s S R
# <-- Router
2001:475:abcd:2f2:5cad:a77f:aaff:849 00:11:25:32:10:ab em0 permanent R
fe80::c6ab:27ff:fe56:b530%em0 c6:ab:27:56:b5:30 em0 24s R R
# <-- link-local address

Hierbei ist insbesondere die Spalte Expire zu beachten
● legt fest, wann ein Namenseintrag als veraltet einzustufen ist
● Die Adressen des Rechners selbst sind dabei permanent, der Router liegt hier bei fast 24 Stunden und die Nachbargeräte im
Netzwerk liegen zumeist bei unter einer Minute, bis der Eintrag wieder aufgefrischt wird

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 37 Implementierung in Betriebssystemen

Alle IPv6-fähigen Betriebssysteme sind in der Lage mit NDP Adressen aufzulösen 

Unter Windows lautet der Befehl
netsh interface ipv6 show neighbors level=verbose

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 38 Weblinks 

RFC 4861 – Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)
● https://tools.ietf.org/html/rfc4861

RFC 3122 – Extensions to IPv6 Neighbor Discovery for Inverse Discovery
Specification
● https://tools.ietf.org/html/rfc3122

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 39 

IPv6

Autokonfiguration Autokonfiguration

Stateless Address Autoconfiguration 

● (SLAAC, zustandslose Adressenautokonfiguration, spezifiziert in RFC 4862)

Ein Host kann vollautomatisch eine funktionsfähige Internetverbindung aufbauen
● Dazu kommuniziert er mit den für sein Netzwerksegment zuständigen Routern
● um die notwendige Konfiguration zu ermitteln

IPv6 - Einführung Dirk Wagner Berlin 41 IPv6 Autokonfiguration: Plug & Play

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 42 Autokonfiguration Ablauf 

link-lokale Adresse
● Zur initialen Kommunikation mit dem Router weist sich der Host eine link-lokale Adresse zu, die im Falle
einer Ethernet-Schnittstelle etwa aus deren Hardware-Adresse berechnet werden kann

Router Solicitation
● Damit kann ein Gerät sich mittels des Neighbor Discovery Protocols (NDP, siehe auch ICMPv6-
Funktionalität) auf die Suche nach den Routern in seinem Netzwerksegment machen
● Dies geschieht durch eine Anfrage an die Multicast-Adresse ff02::2, über die alle Router eines Segments
erreichbar sind (Router Solicitation)
● Ein Router versendet auf eine solche Anfrage hin Information zu verfügbaren Präfixen, also Information
über die Adressbereiche, aus denen ein Gerät sich selbst Unicast-Adressen zuweisen darf

Router Advertisements
● Die Pakete, die diese Informationen tragen, werden Router Advertisements genannt. Sie besitzen
ICMPv6-Typ 134 (0x86) und besitzen Informationen über die Lifetime, die MTU und das Präfix des
Netzwerks
● An einen solchen Präfix hängt der Host den auch für die link-lokale Adresse verwendeten Interface-
Identifier an

Duplicate Address Detection
● Um die doppelte Vergabe einer Adresse zu verhindern, ist der Mechanismus Duplicate Address Detection
(DAD – Erkennung doppelt vergebener Adressen) vorgesehen
● Ein Gerät darf bei der Autokonfiguration nur unvergebene Adressen auswählen. Der DAD-Vorgang läuft
ebenfalls ohne Benutzereingriff via NDP ab

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 43 Autokonfiguration Gültigkeitsangaben 

Valid Lifetime und Preferred Lifetime
● Router können bei der Vergabe von Adresspräfixen begrenzte Gültigkeitszeiten mitgeben: Valid
Lifetime und Preferred Lifetime
● Innerhalb der Valid Lifetime darf der angegebene Präfix zur Kommunikation verwendet werden
● innerhalb der Preferred Lifetime soll dieser Präfix einem anderen, dessen Valid Lifetime schon
abgelaufen ist, vorgezogen werden

Router Advertisements
● Router verschicken regelmäßig Router Advertisements an alle Hosts in einem Netzsegment, für
das sie zuständig sind, mittels derer die Präfix-Gültigkeitszeiten aufgefrischt werden; durch
Änderung der Advertisements können Hosts umnummeriert werden
● Sind die Router Advertisements nicht über IPsec authentifiziert, ist die Herabsetzung der
Gültigkeitszeit eines einem Host bereits bekannten Präfixes auf unter zwei Stunden jedoch nicht
möglich

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 44 

IPv6 Autokonfiguration: Neighbor Discovery

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 45 IPv6 Autokonfiguration 

Neuer Host konfiguriert lokale Adresse

Lokale Adresse wird per Neighbor-Discovery-Protokoll verifiziert

Host sendet dann Router Solicitation Message mit lokaler Adresse

Router antwortet mit Router Advertisement Message:
● Enthält Informationen zu Adreß-Präfix und globale Adresse des neuen Hosts
(stateful autoconfiguration oder stateless autoconfiguration)

Router Solicitation
Router Advertisement
Router Neuer Host

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 46 

IPv6 Autokonfiguration: Neighbor Discovery

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 47 

IPv6 Autokonfiguration: Neighbor Discovery

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 48 

IPv6 Autokonfiguration: Neighbor Discovery

IPv6 - ICMPv6 Dirk Wagner Berlin 49 Autokonfiguration und DHCPv6 

Stateful Address Configuration
● Die IPv6-Autokonfiguration unterscheidet sich konzeptionell von DHCP beziehungsweise
DHCPv6
– Bei der Adressvergabe durch DHCPv6 wird von „Stateful Address Configuration“ gesprochen sinngemäß:
Adressvergabe, über die Buch geführt wird, etwa durch einen DHCP-Server
– definiert in RFC 3315
● Autokonfiguration ist eine „Stateless Address (Auto)Configuration“
– Geräte weisen sich selbst eine Adresse zu
– über diese Vergabe wird nicht Buch geführt

Grenzen der Autokonfiguration
● Mittels der Autokonfiguration können an Clients keine Informationen zu Host-, Domainnamen
DNS, NTP-Server etc. mitgeteilt werden, sofern diese nicht spezifische Erweiterungen von NDP
unterstützen

Stateless DHCPv6
● Als Alternative hat sich der zusätzliche Einsatz eines DHCPv6-Servers etabliert
● Dieser liefert die gewünschten Zusatzinformationen, kümmert sich dabei aber nicht um die
Adressvergabe
● Man spricht in diesem Fall von Stateless DHCPv6 (vgl. RFC 3736)
● Dem Client kann mittels des Managed-Flags in der Antwort auf eine NDP-Router-Solicitation
angezeigt werden, dass er eine DHCPv6-Anfrage stellen und somit die Zusatzinformationen
beziehen soll

IPv6 Autokonfiguration: DHCPv6

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