Каждому узлу в сети требуется уникальный IP-адрес для связи и обмена данными с другими заметками. Существует несколько способов настройки IP-адресов на узлах. Одним из таких способов является автоконфигурация адреса. Автоконфигурация адреса является особенностью IPv6. Это позволяет узлам автоматически настраивать для них адреса IPv6.
Адрес IPv6 состоит из 128 двоичных битов. Эти биты делятся на две равные части. Первые 64 бита известны как идентификатор сети (сетевой адрес), а последние 64 бита известны как идентификатор интерфейса (адрес хоста). Идентификатор интерфейса идентифицирует интерфейс в подсети. Идентификатор сети идентифицирует группу интерфейсов в сети.
Процесс автоконфигурации адреса автоматически создает идентификатор сети и идентификатор интерфейса адреса на основе нескольких факторов. Давайте подробно обсудим эти факторы и то, как работает процесс автоконфигурации.
Процесс автоконфигурации
Когда мы запускаем интерфейс IPv6, он проверяет, существует ли действительная конфигурация IP. Если действительная IP-конфигурация не существует, интерфейс автоматически инициирует процесс автоконфигурации адреса.
На первом этапе процесс автоконфигурации создает локальный адрес канала. Локальный адрес канала позволяет интерфейсу взаимодействовать с другими интерфейсами по тому же каналу. Чтобы создать локальный адрес канала, интерфейс использует следующую процедуру.
Для создания идентификатора сети первые 10 бит устанавливаются в 1111 1110 10, а остальные 54 бита устанавливаются в 0. В шестнадцатеричной записи двоичное число 1111111010 записывается как FE80. В IPv6 непрерывный набор 0 может быть сокращен двойным двоеточием (::). Из-за этих двух правил сетевой идентификатор локального адреса всегда остается FE80::/64.
Для создания идентификатора интерфейса интерфейс использует алгоритм EUI-64. Этот алгоритм использует аппаратный адрес (MAC) интерфейса. Аппаратный адрес состоит из 48 бит. Первые 24 бита идентифицируют компанию, а последние 24 бита идентифицируют интерфейс. Алгоритм EUI-64 вставляет шестнадцатеричное значение FFFE (16 бит в двоичном формате) между идентификатором компании и идентификатором интерфейса. Он также устанавливает 7- й бит MAC-адреса в 1, что указывает на то, что адрес определен локально.
Давайте возьмем пример. Предположим, что MAC-адрес интерфейса — AC:62:E8:49:5F:62. Тогда локальный адрес канала, созданный в процессе автоконфигурации, будет FE80::AE62:E8FF:FE49:5F62. В этом адресе FE80:: — это идентификатор сети (адрес), а AE62:E8FF:FE49:5F62 — это идентификатор интерфейса (адрес).
На следующем изображении показано, как вычисляется идентификатор интерфейса по этому адресу.
Никакие два интерфейса не могут использовать один и тот же адрес. Прежде чем назначить созданный адрес интерфейсу, процесс автоконфигурации проверяет уникальность созданного адреса. Адрес, уникальность которого не проверена, называется предварительным адресом.
Чтобы проверить уникальность адреса, процесс автоконфигурации запускает второй этап.
На втором этапе хост отправляет сообщение запроса соседа на адрес, созданный на первом этапе. Если созданный адрес уже используется, интерфейс, использующий этот адрес, отвечает сообщением объявления соседа.
Если хост получает сообщение объявления соседа в ответ на отправленное сообщение запроса соседа, это указывает на то, что адрес уже используется. Если хост не получает никакого ответа на отправленное сообщение Neighbor Solicitation, это указывает на то, что адрес не используется.
Если созданный адрес уже используется, хост останавливает процесс автоконфигурации. На этом этапе необходимо выполнить настройку узла вручную. Если созданный адрес не используется, хост назначает адрес интерфейсу. На этом этапе интерфейс может взаимодействовать с другими интерфейсами по тому же каналу.
После назначения локального адреса связи хост начинает третий этап автоконфигурации для получения локального и глобального адресов сайта. Прежде чем мы изучим третий этап автоконфигурации, давайте кратко обсудим два связанных термина. Этими терминами являются автоконфигурация с отслеживанием состояния и автоконфигурация без сохранения состояния.
При автоконфигурации с отслеживанием состояния узел получает IP-конфигурацию или некоторую часть IP-конфигурации от DHCP-сервера. При автоконфигурации без сохранения состояния узел автоматически настраивает свою IP-конфигурацию либо на основе нескольких факторов, либо на основе информации, полученной от маршрутизатора IPv6.
Локальный адрес канала, настроенный в процессе автоконфигурации, является примером конфигурации без сохранения состояния. Локальный и глобальный адрес сайта можно настроить обоими методами. Чтобы настроить эти адреса с помощью метода с отслеживанием состояния, настройте сервер DHCP для предоставления конфигурации IP и настройте узлы для получения конфигурации IP от сервера DHCP.
В этом уроке мы обсудим только конфигурацию без сохранения состояния. Мы обсудим настройку с сохранением состояния отдельно в следующем уроке.
На третьем этапе процесса автоконфигурации хост отправляет запрашивающие сообщения маршрутизатора. Если маршрутизаторы присутствуют на канале, они отвечают рекламными сообщениями маршрутизатора. В объявлении маршрутизатора указывается, как следует выполнять третий этап автоконфигурации.
Рекламные объявления маршрутизатора содержат информацию о префиксе и опциях. Наиболее распространенными опциями являются предел прыжков, время достижимости, таймер повторной передачи и максимальная единица передачи. Если параметры установлены в объявлении, хост соответствующим образом настраивает соответствующие параметры.
На следующем изображении показаны этапы процесса автоконфигурации, которые были объяснены до сих пор.
Информация префикса используется для создания локальных и глобальных адресов сайта. Рекламное объявление может содержать ноль, одну или несколько префиксных данных. Для каждой информации префикса хост выполняет следующее действие.
Он проверяет флаг автономной конфигурации адреса. Если значение этого флага установлено в 1, хост может использовать информацию, доступную в объявлении, для генерации адресов с помощью метода конфигурации без сохранения состояния.
Если флаг конфигурации автономного адреса установлен в 1, хост проверяет другие параметры в префиксе. Этими параметрами являются префикс подсети и значения времени жизни префикса подсети. Значения времени жизни указывают, как долго адреса, сгенерированные из префикса подсети, остаются действительными.
Префикс подсети используется для создания локальных и глобальных адресов сайта. Процесс генерации нового адреса тот же. Для генерации идентификатора сети используется префикс подсети. Для генерации идентификатора интерфейса используется аппаратный адрес соответствующего интерфейса и алгоритм EUI-64.
После создания адреса для проверки уникальности адреса хост выполняет те же действия, что и для проверки уникальности локального адреса канала. На следующем изображении показано, как информация префикса используется для создания локальных и глобальных адресов сайта.
Состояния автоконфигурации адреса
Адрес, созданный в процессе автоконфигурации адреса, проходит через пять состояний. На следующем изображении показаны эти состояния.
Tentative
Любой адрес, созданный в процессе автоконфигурации, остается в предварительном состоянии до тех пор, пока не будет проверена уникальность адреса. В предварительном состоянии узел не может использовать адрес для получения одноадресного трафика. Однако он может использовать адрес для получения и обработки сообщений Neighbor Advertisement, полученных в ответ на сообщения Neighbor Solicitation.
Preferred
После проверки уникальности адреса адрес переходит в предпочтительное состояние. В предпочтительном состоянии адрес можно использовать для неограниченного обмена сообщениями. Узел использует предпочтительный адрес для отправки и получения одноадресного трафика. Поле предпочтительного срока действия в опции информации о префиксе рекламного сообщения маршрутизатора определяет период времени, в течение которого адрес может оставаться в предварительном и предпочтительном состоянии.
Deprecated
Из предпочтительного состояния адрес переходит в устаревшее состояние. В этом состоянии узел может использовать адрес для существующих сеансов связи, но не может использовать адрес для начала нового сеанса связи.
Valid
Допустимое состояние показывает, как долго адрес может использоваться для одноадресной связи. Поскольку адрес может использоваться для одноадресной связи как в предпочтительном, так и в устаревшем состоянии, допустимое состояние включает оба состояния. Поле «Действительный срок действия» в опции информации о префиксе рекламного сообщения маршрутизатора определяет сумму времени, в течение которого адрес может оставаться в предварительном, предпочтительном и устаревшем состояниях.
Invalid
Из предпочтительного состояния адрес переходит в недействительное состояние. В этом состоянии адрес больше нельзя использовать для отправки и получения одноадресного трафика. Неверный адрес указывает на то, что срок действия адреса истек.
