IPv6通訊協定中文編譯

IPv6通訊協定中文編譯-出版內容簡介

《IPv6通訊協定中文編譯》未來的數年，IPv6的時代即將來臨

IPv6是internet的網路層通訊協定，在未來的數年即將逐漸取代現有的IPv4。鑒於IPv6乃核心技術 ，通信業者必須具備的基本知識，筆者根據相關的RFCs，編譯這本IPv6中文書籍，希望能對IPv6相關的從業人員有所助益。

本書盡可能涵蓋RFCs所有重要內容，深具參考性以及實用性，不僅提供IPv6入門者或負責驗證工作的工程人員必要的訊息，凡從事開發工作的軟體工程人員亦適合以本書為參考資料，甚至不用研讀RFCs，亦能事半功倍掌握開發工作。

為了力求可讀性以及流暢性，本書盡量保留所有相關術語以及專有名詞的原文。筆者以為將術語及專有名詞翻譯成中文顯得畫蛇添足，徒增困擾而已。除了降低可讀性以外，看不到任何助益。隨著個人電腦以及internet的普及，全世界的交流無遠弗屆，語言的融合無時無刻不在進行著，不少外來的名詞原文早已不知不覺中融入到我們的生活當中。因此，為了順應語言融合的自然趨勢，筆者強烈建議讀者應該養成習慣：勿將專有名詞中文化，而是應該把專有名詞的原文融入中文。譬如：當跟同事討論技術上的問題，或者跟客戶訂定技術規格時，所使用的術語以及專有名詞必定是原文而非中文。 研讀本書不需要具備IPv4基本認識，畢竟IPv4即將走入歷史而被淡忘，熟悉IPv6的協定規範才是主要目標。除了關鍵部分，本書不討論此二者之間的差異。

本書的章節編排有其順序關聯性。為了能前後連貫，依序研讀是最佳的方式。尤其在未熟悉前面的章節之前，切勿嘗試研讀最末章節〈Mobile IPv6〉。

本書除了介紹IPv6相關通訊協定的基本行為操作，對於較難理解的協定內容盡可能添加範例或註解，引導讀者更深入透析IPv6相關的通訊協定。

聯繫筆者方式：電子信箱 hanteye@yahoo.com.tw

IPv6通訊協定中文編譯-作者介紹

編譯者-韓特野

IPv6通訊協定中文編譯-序

序

IPv6 簡介

IPv6（IP版本6）是互聯網通訊協定（Internet Protocol，簡稱IP）的新版本，它被設計來取代IPv4，並且針對當初設計IPv4時沒有考慮到的問題做了以下改進：

擴展位址空間 IPv6將IP位址長度從32 bits擴展到128 bits，如此龐大的位址空間，除了確保IP位址不再有耗盡之慮，最主要目的是支持更多層的階層式路由架構，並且提供更簡單的自動組態配置（IP位址、MTU值等）。在multicast address中新增“scope”欄位來提升multicast routing的可擴展性。定義一個新的位址類型稱為“anycast address”，用來發送封包到一個接收群組中路由最近的一個node。

簡化IP表頭格式 IPv6刪除了IPv4表頭中不必要的欄位，並且將選項欄位移到擴展表頭，降低router轉送IP封包的處理時間。

支援更佳的擴充性 更改IP表頭的某些選項， 使得router轉送封包更有效率，並且提供未來更大的靈活度來引入新的選項或新的擴展表頭。

提供更好的QoS 在IP表頭添加新的標籤欄位稱為“Flow Label”，讓封包發送者能要求特殊的流量處理，譬如real-time服務。

認證和保密功能 支持認證、資料完整性及保密性。

IPv6通訊協定中文編譯-目錄

目　錄

在未來的數年，IPv6的時代即將來臨 1

IPV6 簡介 12

專有術語 13

IPV6位址 14

IPV6位址語法 16

IPV6 ADDRESS PREFIX 16

位址類型表示法 17

IPV6的位址類型 18

Unicast Address（單點傳送） 18

IPv6 Multicast Addresses（多點傳送） 22

IPv6 Anycast Addresses（任一傳送） 28

SOLICITED-NODE ADDRESS（請求節點位址） 30

NODE需要配置的IPV6位址 31

IPV6 INTERFACE IDENTIFIERS 32

以EUI-64配置 Interface ID 33

如何隨機產生Interface ID 36

IPV6位址的SCOPE架構 38

Address Scope 38

Scope Zone 39

Zone Indices 41

發送封包時的基本行為操作 45

接收封包時的基本行為操作 45

轉送封包的基本行為操作 46

文字表示法 47

STRUCTURE OF AN IPV6 PACKET 51

IPV6 HEADER 52

IPV6 EXTENSION HEADERS（擴展表頭） 55

擴展表頭順序 56

OPTIONS（選項） 57

HOP-BY-HOP OPTIONS HEADER 60

DESTINATION OPTIONS HEADER 61

ROUTING HEADER 62

FRAGMENT HEADER 65

IPv6 Fragmentation Process 封包切割處理 66

IPv6 Reassembly Process 封包重組處理 68

AUTHENTICATION HEADER（認證表頭） 69

ENCAPSULATING SECURITY PAYLOAD HEADER 69

PATH MTU DISCOVERY 70

IPV6 PACKET SIZE 71

ICMPV6 72

ICMPV6 訊息格式 73

ICMPV6 ERROR MESSAGES 73

Destination Unreachable 74

Packet Too Big 75

Time Exceeded 76

Parameter Problem 77

ICMPV6 INFORMATIONAL MESSAGES 78

Echo Request 78

Echo Reply 79

NEIGHBOR DISCOVERY 80

NEIGHBOR DISCOVERY OPTIONS 85

Source Link-Layer Address Option 86

Target Link-Layer Address Option 86

Prefix Information Option 87

Redirected Header Option 89

MTU Option 90

Route Information Option 91

Advertisement Interval Option 92

Home Agent Information Option 92

NEIGHBOR DISCOVERY MESSAGE FORMAT 93

Router Solicitation Message 93

Router Advertisement Message 94

Neighbor Solicitation Message 97

Neighbor Advertisement Message 98

Redirect Message 100

CONCEPTUAL HOST DATA STRUCTURES 102

Conceptual Sending Algorithm 104

Host - 如何選擇Default Router 108

如何決定on-link Prefix 109

清除Cache中陳舊的項目 111

ROUTER AND PREFIX DISCOVERY 112

信息驗證 - RS Message 112

信息驗證 - RA Message 113

Router的相關規範 113

Host相關的規範 122

信息檢驗 - NEIGHBOR SOLICITATIONS 128

信息檢驗 - NEIGHBOR ADVERTISEMENTS 129

ADDRESS RESOLUTION（位址解析） 130

Interface初始化 130

發送NS信息 131

接收NS信息 133

發送Solicited NA信息 134

接收NA信息 135

發送Unsolicited NA信息 137

Anycast NA信息 138

代理服務 139

NEIGHBOR UNREACHABILITY DETECTION 140

Neighbor Cache的狀態 142

Node對可達性的行為操作 144

The State of Neighbor Cache Entry 146

REDIRECT FUNCTION 147

Redirect信息的驗證 147

Redirect - Router相關的規範 148

Redirect - Host相關的規範 149

擴展性 - OPTION的相關規範 150

RFC 4861定義的常數值 152

SECURITY CONSIDERATION 153

Threat Analysis 153

Neighbor Discovery信息的安全性 154

IPV6位址自動配置 155

ADDRESS RENUMBERING（位址更換） 157

ROUTER LIFETIME 158

AUTOCONFIGURED ADDRESS STATE 159

DUPLICATE ADDRESS DETECTION 160

範例 – 自動配置參數 161

Stateless Autoconfiguration 162

Stateful Autoconfiguration 163

Both 164

Router不存在 165

DHCP FOR IPV6 166

DHCPV6概述 166

協議操作以及使用的位址 166

Client-Server信息交換 - 4個messages 168

Client-Server信息交換 - 2個messages 170

DHCPV6相關的術語 171

DHCP使用的常數 173

Multicast Addresses 173

UPD ports 173

DHCP Messages種類 174

Status Codes 175

Transmission and Retransmision Parameters 176

CLIENT-SERVER MESSAGES格式 177

RELAY AGENT–SERVER MESSAGES格式 178

DHCP UNIQUE IDENTIFIER（DUID） 179

DUID Based on Link-layer Address Plus Time [DUID-LLT] 180

DUID Assigned by Vendor Based on Enterprise Number [DUID-EN] 181

DUID Based on Link-layer Address [DUID-LL] 181

IDENTITY ASSOCIATION（IA） 182

SELECTING ADDRESSES FOR ASSIGNMENT TO AN IA 183

DHCP MESSAGES驗證 184

Transaction IDs的用法 184

Messages驗證 185

RELAY AGENT的行為 187

遞送Client Message或者Relay-forw Message 187

轉送Relay-reply Message 189

如何創建Relay-reply Message 190

DHCP OPTIONS 192

DHCP option格式 192

Client Identifier Option 193

Server Identifier Option 193

Identity Association for Non-temporary Addresses Option 194

Identity Association for Temporary Addresses Option 196

IA Address Option 198

Option Request Option 200

Preference Option 201

Elapsed Time Option 202

Relay Message Option 203

Server Unicast Option 204

Status Code Option 205

Rapid Commit Option 206

User Class Option 207

Vendor Class Option 208

Vendor-specific Information Option 209

Interface-Id Option 210

Reconfigure Message option 211

Reconfigure Accept Option 211

MULTICAST LISTENER DISCOVERY (MLD) 212

MLD PACKET STRUCTURE 214

MLD MESSAGES 215

Multicast Listener Query（Type 130） 217

Multicast Listener Report（Type 131） 217

Multicast Listener Done（Type 132） 218

MLD協議說明 219

範例 – MLD訊息交換 222

Example：Join Group 222

Example：General Query 223

Example：Multicast-Address-Specific Query (1/2) 224

Example：Multicast-Address-Specific Query (2/2) 225

NODE STATE TRANSITION DIAGRAM 226

ROUTER STATE TRANSITION DIAGRAM 228

LIST OF TIMERS AND DEFAULT VALUES 233

MLD信息的目的位址 235

SECURITY CONSIDERATIONS 235

MLDV2 236

MLDV2 協議概述 236

Listeners如何建立Listening State 237

Querier 與Listeners之間交換MLDv2訊息 238

Routers如何建立Multicast Address Listener State 241

THE SERVICE INTERFACE FOR LISTENER 243

LISTENER維護的MULTICAST LISTENING STATE 244

Per-socket state 244

Per-interface state 244

MLDV2 PACKET STRUCTURE 246

MLDV2 MESSAGE FORMAT 246

Multicast Listener Query Message 247

Version 2 Multicast Listener Report Message 251

LISTENERS的行為操作 256

當Interface State發生變化時的處理 257

當收到Query的處理 261

Timer到期事件的處理 264

ROUTER的行為操作 265

Router如何維護MLD State 265

Filter Mode的定義 266

Filter Timers的用途 266

Source Timers的用途 267

MLDv2指定來源位址的轉送規則 269

Routers如何處理接收到的 Reports 270

如何切換Router的Filter Mode 276

Routers收到Queries的處理 276

如何兼容MLDV1 282

查詢Query信息的版本 282

Listener的行為操作 282

Router的行為操作 283

LIST OF TIMERS AND DEFAULT VALUES 284

SECURITY CONSIDERATIONS 286

IP SECURITY簡介 287

如何防止重送攻擊 289

AUTHENTICATION HEADER（AH） 290

AH表頭格式 290

AH封包的處理 292

ENCAPSULATING SECURITY PAYLOAD（ESP） 294

ESP表頭格式 294

ESP封包的處理 295

AH與ESP混合使用 297

MOBILE IPV6 298

相關的專有術語 299

MOBILE IPV6概述 301

概念性資料結構 306

MOBILE IPV6的安全特性 307

Home Registration的保護 308

Correspondent Registration的保護 308

Dynamic Home Agent Address Discovery 316

Mobile Prefix Discovery 316

Payload Packets 316

MOBILE IPV6 MESSAGES AND OPTIONS 317

Mobility Header 318

Mobility options 330

新增Home Address option 334

Type 2 Routing Header 335

ICMP Home Agent Address Discovery Request Message 336

ICMP Home Agent Address Discovery Reply Message 337

ICMP Mobile Prefix Solicitation Message 338

ICMP Mobile Prefix Advertisement Message 339

修改IPv6 Neighbor Discovery Messages 341

對所有類型的IPV6 NODES的要求 348

All IPv6 nodes 348

All IPv6 nodes with support for route optimization 348

All IPv6 routers 349

All Mobile IPv6 agents 350

All Mobile IPv6 mobile nodes 351

CORRESPONDENT NODE的行為 353

概念性資料結構 353

處理Mobility Headers 354

封包的處理 355

Return Routability Procedure 359

處理Bindings 360

Binding Cache的替換策略 367

HOME AGENT的行為 368

概念性資料結構 368

處理Mobility Headers 369

處理Bindings 369

上層數據封包的處理 375

保護Return Routability封包 379

Dynamic Home Agent Address Discovery 380

發送Prefix Information到MN 382

MOBILE NODE的行為 386

概念性資料結構 387

處理Mobility Headers 387

上層資料封包的處理 387

Home Agent and Prefix Management 394

Movement 398

Return Routability Procedure 403

Binding的處理 405

Mobility Messages的重送機制以及傳送率的限制 411

MOBILE IPV6定義的常數值 412

可設置的變數 413

SECURITY考量 414

可能遇到的Threats（威脅） 414

Mobile IPv6的安全特性 417

Binding Updates to Home Agent 418

Binding Updates to Correspondent Nodes 420

Dynamic Home Agent Address Discovery 425

Mobile Prefix Discovery 425

Tunneling via the Home Agent 425

Home Address option 425

Type 2 Routing Header 426

參考文獻 427