IPv6/ICMPv6/Fuktionen
topic - Kurzbeschreibung
Beschreibung
Autokonfiguration
Stateless Address Autoconfiguration
Umnummerierung und Multihoming
Mobile IPv6
Mobile IP wurde als Erweiterung des IPv6-Standards unter dem Namen „Mobile IPv6“ (RFC 6275) in IPv6 integriert.
Überall unter der gleichen IP-Adresse erreichbar
Die Kommunikation erfolgt dabei virtuell immer unabhängig von der aktuellen Position der Knotenpunkte.
Somit erlaubt Mobile IP Endgeräten, überall unter der gleichen IP-Adresse erreichbar zu sein, beispielsweise im heimischen Netzwerk und auf einer Konferenz.
Home Agent
Normalerweise müssten dazu aufwändig Routing-Tabellen geändert werden. Mobile IPv6 benutzt stattdessen einen Schatten-Rechner („Home Agent“), der das Mobilgerät in seinem Heimnetz vertritt.
Eingehende Pakete werden durch diesen Schattenrechner an die momentane Adresse („Care-of-Address“) des Mobilgeräts getunnelt.
Binding Updates
Der Home Agent bekommt die aktuelle Care-of-Address des Mobilgerätes durch „Binding Updates“ mitgeteilt, die das Gerät an den Home Agent sendet, sobald es eine neue Adresse im besuchten Fremdnetz erhalten hat.
IPv4
Mobile IP ist auch für IPv4 spezifiziert.
Im Gegensatz zu dieser Spezifikation benötigt Mobile IPv6 jedoch keinen Foreign Agent, der im Fremdnetz die Anwesenheit von Mobilgeräten registriert.
Mobilität eines Knotens (Node Mobility)
Die Unterstützung für IPv6-Mobilität in Linux kann durch die Installation der MIPL2-Implementierung aktviert werden, welche hier zu finden ist: http://www.mobile-ipv6.org/
Diese Implementierung ist konform zur RFC 3775. Sie besteht aus einem Kernel-Patch und einen Mobilitäts-Daemon (genannt mip6d). Die Version 2.0.1 passt für Linux kernel 2.6.15.
Installation und Setup sind im Linux Mobile IPv6 HOWTO beschrieben.
Netzwerk-Mobililtät
Zusätzlich existiert die Implementierung der Netzwerk-Mobilität für Linux, genannt NEPL, und basiert auf MIPL. Diese steht auch zur Verfügung unter: http://www.mobile-ipv6.org/.
Folgendes HOWTO Dokument beschreibt Setup und Konfiguration: http://www.nautilus6.org/doc/nepl-howto/.
Header-Format
Maximum Transmission Unit
Erweiterte ICMP-Funktionalität
Unverzichtbar
ICMPv6 (Protokolltyp 58) stellt für das Funktionieren von IPv6 unverzichtbare Funktionen zur Verfügung.
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. * 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 Verfügung, die oben unter IPv6-Autokonfiguration erklärt wurden.
NDP kann auf die Möglichkeit weiterer Konfiguration durch DHCPv6 verweisen, welches UDP-Pakete benutzt.
Fragmentierung
- Fragmentierung überlanger IPv6-Pakete erfolgt nicht mehr durch die Router
- Absender wird mit Hilfe von ICMPv6-Nachrichten aufgefordert, kleinere Pakete zu schicken
- auch unter Zuhilfenahme des Fragment Extension Headers
- Path MTU Discovery
Idealerweise sollte ein IPv6-Host, bzw. eine Anwendung 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.
ICMPv6
| ICMPv6 (Internet Control Message Protocol Version 6) | ||||||||||||||||||
| Familie: | Internetprotokolle | |||||||||||||||||
| Einsatzgebiet: | Obligatorischer Zusatz zu IPv6, Fehlermeldungen, Diagnose, Autoconfiguration, Routing
Internet-Protokolle im TCP/IP-Protokollstapel
| |||||||||||||||||
| Standards: | 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.
Es dient, wie schon bei IPv4, in Netzwerken zum Austausch von Fehler- und Informationsmeldungen. Zusätzlich findet es aber noch im Neighbor Discovery Protocol, dem Ersatz des Address Resolution Protocol, Verwendung.
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).
Auch wenn ICMPv6 auf derselben Netzwerkschicht ist wie IPv6, werden die ICMPv6-Nachrichten vor dem Versenden in IPv6-Pakete eingepackt und so verschickt.
Als Protokoll-Nummer wird 58 ins Next-Header-Feld des IPv6-Headers eingefügt.
ICMPv6-Header
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 0 | Type | Code | Prüfsumme | |
| … | ICMPv6-Nachricht … | |||
Das Feld Type gibt die Klasse der ICMP-Nachricht an, welche mit dem Feld Code genauer spezifiziert werden kann. Die Prüfsumme wird zum Prüfen der Gültigkeit des ICMPv6-Pakets benutzt.
Der restliche Inhalt der ICMP-Nachricht wird durch den jeweiligen Typ bestimmt.
Dei Fehlernachrichten wird nach den möglichen zusätzlichen Feldern immer noch so viel wie möglich vom fehlerverursachenden Paket angehängt.
ICMPv6-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 höchstwertigem 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 | |
| 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 |
| 200 | Private experimentation | |
| 201 | Private experimentation | |
| 255 | Reserved for expansion of ICMPv6 informational messages |
|
Prüfsumme
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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.
ICMPv6-Verarbeitung
Für die Verarbeitung von ICMPv6-Nachrichten gelten folgende Regeln:* Unbekannte ICMPv6-Fehlernachrichten müssen an die darüberliegende Netzwerkschicht weitergereicht werden.
- Unbekannte ICMPv6-Informationsnachrichten müssen kommentarlos 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.
ICMP-Standard-Typen
Destination Unreachable – Type 1
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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 dazu 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
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 0 | Type | Code | Prüfsumme | |
| 32 | Unbenutzt | |||
| … | Fehlerhaftes Paket | |||
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.
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
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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 |
Der Pointer zeigt dabei auf die Stelle im Paket, an der das Problem aufgetreten ist.
Echo Request – Type 128
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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 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.
Echo Reply – Type 129
| + | Bits 0–7 | Bits 8–15 | Bits 16–23 | Bits 24–31 |
| 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-Steams akzeptabel sind. Linux unterstützt es seit 2003 (2.5.68), Windows seit 2006 (Vista), FreeBSD seit 2009 (8.0)
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