Опубликован: 30.07.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 1713 / 59 | Длительность: 24:05:00
Лекция 2:

Адресация IPv6

Типы адресов IPv6

Теперь мы можем заняться первичной "раскройкой" адресного пространства IPv6. Какие типы адресов нам понадобятся? Основываясь на нашем опыте с IPv4, мы составим такой пробный список:

  • глобальные индивидуальные адреса (global unicast);
  • частные индивидуальные адреса (private-use unicast);
  • внутриканальные индивидуальные адреса (link-local unicast);
  • групповые адреса (multicast);
  • адрес обратной связи (loopback);
  • неопределенный адрес (unspecified).

Начнем движение с конца этого списка, поскольку там находятся более простые типы, отвечающие меньшим множествам адресов.

Неопределенный адрес (это был 0.0.0.0 в IPv4) означает, что адрес не установлен, не настроен, неизвестен. Например, в API сокетов Беркли приложение использует неопределенный локальный адрес сокета, чтобы сказать сетевому стеку: выбери подходящий адрес самостоятельно. Очевидно, что неопределенный адрес нельзя назначать интерфейсам или помещать в заголовок IP, кроме нескольких особо оговоренных случаев. Например, в самом начале автоматической настройки адресов узла адрес источника пакета может быть неопределенным, чтобы обойти "проблему курицы и яйца", когда узлу надо послать пакет, хотя у него еще нет собственных адресов — мы об этом еще поговорим. Напротив, адрес назначения пакета неопределенным быть не должен никогда, потому что иначе в нем не будет никакого смысла: это все равно, что пустое поле "куда/кому" на почтовом конверте. Поскольку неопределенный адрес играет довольно важную роль, его значение должно быть общепринятым и уникальным; нам надо утвердить его с самого начала. Пусть в IPv6 неопределенным тоже будет адрес с нулевым численным значением:

0:0:0:0:0:0:0:0

Благодаря "Адресация IPv6" из §2.2, его можно записать и проще, всего парой двоеточий:

::

Адрес обратной связи необходим, чтобы сетевые приложения TCP/IP могли работать и на отдельной машине, у которой нет настоящих сетевых интерфейсов. Кроме того, удобно, когда один и тот же общепринятый адрес всегда указывает на локальный узел: меньше придется менять настройки сетевых приложений при их переносе с одного узла на другой, если части одного приложения тоже общаются по TCP/IP. Очевидно, что адрес обратной связи никогда не должен появляться в заголовках пакетов, путешествующих между узлами, потому что он имеет смысл только в пределах одного узла. В IPv4 для этой цели зарезервировали большой блок, 127.0.0.0/8; но, как показал опыт, достаточно было бы одного адреса 127.0.0.1. Поэтому в IPv6 мы ограничимся ровно одним адресом обратной связи. Ради простоты и краткости пусть это будет адрес с численным значением 1:

::1

Групповым адресам стоит назначить уникальный префикс, чтобы по одному виду адреса можно было определить, групповой ли он. Ведь правила обработки индивидуальных и групповых пакетов существенно различаются. Пусть у всех групповых адресов IPv6, и только у них, будет двоичный префикс 1111 1111. В текстовой нотации мы запишем его так:

FF00::/8

Обратите внимание, что эту запись нельзя сократить до FF::/8. Если вам это не очевидно, повторите правила записи адресов IPv6 из §2.2.

Теперь мы можем перейти к индивидуальным адресам (unicast). Наша главная цель — обеспечить Internet максимальным числом глобальных индивидуальных адресов; поэтому мы выделим в доступном адресном пространстве относительно небольшие множества адресов, не являющихся глобальными, а все остальные адреса пусть по умолчанию будут глобальными. Так мы максимизируем число последних.

Внутриканальные адреса нам знакомы еще по IPv4. Тогда это был блок 169.254.0.0/16, который полагалось использовать при автоматической настройке узлов в простой одноранговой сети [RFC 3927]. Пакеты с адресами из этого блока не должны покидать пределов одного канала и подключенных к нему узлов. Задача автоматической настройки наверняка возникнет и после перехода на IPv6, так что давайте зарезервируем для внутриканальных адресов такой префикс:

FE80::/10

Хотя по нашему генеральному плану длина префикса подсети составит 64 бита, это будет решение на уровне политики, а не протокола. Поэтому сейчас мы резервируем для внутриканальных адресов не /64, а блок существенно большего размера, и это не противоречит сказанному ранее.

Частные адреса IPv4 были нужны для развертывания сетей типа интранет, когда по своей технологии и архитектуре сеть устроена точно так же, как Internet, но физически отделена от него. Если бы было точно известно, что такой интранет никогда не станет частью Internet, блок адресов для него можно было бы выбрать совершенно произвольный, вплоть до 0.0.0.0/0. Но в действительности интранет рано или поздно соединяют с Internet через шлюз, и тогда возникает неоднозначность адресов: один адрес А оказывается назначен как внутри, в пределах интранета, так и снаружи, в Internet. После этого другие узлы интранета не могут быть уверены, куда они попадут, обращаясь по адресу А. Избежать этого сценария позволили четко оговоренные частные адреса [RFC 1918], которые никогда не применяются в роли глобальных и потому не встречаются в Internet. Этот подход не лишен недостатков, которые мы обсудим в §2.10. Тем не менее, он решает задачу уникальности адресов с точки зрения интранета. Сам термин "интранет" в большой мере устарел, так как сетей, полностью отделенных от Internet, осталось мало, а подавляющее их число просто подключено через шлюз, скрывающий частные адреса при помощи NAT или proxy. Поэтому примем на вооружение вместо него термин "сайт". Типичный пример сайта — это организация или ее часть, всей сетью которой управляет один отдел.

Когда в организации несколько сайтов, по-русски мы бы называли каждый из них просто площадкой, но термин "сайт" уже вошел в обиход.

Соответственно, в IPv6 вместо частных адресов возникают внутрисайтовые адреса (site-local address), которые значимы только в пределах данного сайта и не могут встречаться в глобальном пространстве Internet. Для них мы зарезервируем префикс, смежный предыдущему:

FEC0::/10

В конечном итоге недостатки внутрисайтовых адресов перевесили их преимущества, так что на сегодняшний день рекомендовано отказаться от их применения [RFC 3879]. Мы обсудим в §2.10, что именно привело к этому решению и чем мы располагаем взамен. Тем временем, как это ни странно, понятие внутрисайтовых адресов поможет нам разобраться с темой §2.4.

Наконец, все остальные адреса IPv6 относятся к типу глобальных индивидуальных. Ну, или практически все из них.

На самом деле, есть еще пара исключений, которые мы подробно рассматривать не будем. Адреса IPv6 с префиксом ::/96 содержат в себе адреса IPv4, но только глобальные индивидуальные [§2.5.5.1 RFC 4291], поэтому и внешний адрес IPv6 в известном смысле остается глобальным индивидуальным. Адреса IPv6 с префиксом ::FFFF:0:0/96 могут содержать в себе любой адрес IPv4 [§2.5.5.2 RFC 4291]. На практике префикс ::/96 больше не применяется, а префикс ::FFFF:0:0/96 используется только в API, чтобы "подружить" приложения IPv6 с сетевой средой IPv4 [RFC 4038]. Например, приложение без поддержки IPv4 все-таки можно заставить соединиться с хостом 192.0.2.1, подсунув ему такой адрес IPv6: ::FFFF:192.0.2.1. (О нотации см. примечание в конце §2.2.) Конечно, сам сетевой стек должен при этом поддерживать оба протокола.

Пока что для применения в Internet раздают блок 2000::/3 [19 http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space ,20 http://www.iana.org/assignments/ipv6-unicast-address-assignments ]. Остальные глобальные адреса IPv6 зарезервированы на случай, если этот блок исчерпается слишком скоро и надо будет пересмотреть политику выдачи адресов IPv6.

Среди глобальных индивидуальных адресов IPv6 нам следует сразу же зарезервировать диапазон для примеров. Его назначение понятно: даже если читатель бездумно введет адреса из примеров в конфигурацию живой сети, это не приведет к глобальному конфликту. Как мы помним, в IPv4 эту роль играли блоки 192.0.2.0/24, 198.51.100.0/24 и 203.0.113.0/24 [RFC 5735, RFC 5737]. Несколько штук их понадобилось, чтобы было удобнее составлять наглядные примеры взаимодействия разных сетей. Теперь же достаточно выделить один блок побольше, и авторы сами раскроят его по своему усмотрению. Пускай это будет 2001:DB8::/32 [RFC 3849]. Мы уже начали использовать его, говоря о текстовой нотации адреса IPv6.

Блок 192.0.2.0/24 был назначен для этой цели на высочайшем уровне, то есть IANA. Блоки 198.51.100.0/24, 203.0.113.0/24 и 2001:DB8::/32 выделены региональной регистратурой Азии и Океании APNIC.

Как мы помним, у IPv4 был сводный документ, посвященный адресам особого назначения [RFC 5735]. Аналогичный документ есть и у IPv6 [RFC 5156].

В Internet уже опубликовано немало технической документации, где для иллюстраций выбран префикс IPv6 2001:DB80::/32. Обсудите правомерность и удачность такого выбора.

Сергей Субботин
Сергей Субботин

"Теоретически канал с адресацией EUI 64 может соединить порядка 2^63 "

запись вида 2^63  не понятна и отнимает время на попытку ее осмыслить.

ее можно заменить например на записи вида  264  или 1,8 * 1019

 

Павел Афиногенов
Павел Афиногенов

Курс IPv6, в тексте имеются ссылки на параграфы. Разбиения курса на параграфы нет.