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Protocoles de Niveau 4

Table des matières

Exemples de découverte de voisins

Le protocole de découverte des voisins (neighbor discovery) permet à un équipement de s'intégrer dans l'environnement local, c'est-à-dire le lien sur lequel sont physiquement transmis les paquets IPv6. Il permet de dialoguer avec les équipements connectés au même support (stations et routeurs). Il ne s'agit pas pour un équipement de connaître exactement la liste de tous les autres équipements connectés sur le lien, mais uniquement de gérer ceux avec qui il dialogue.

Le protocole utilise cinq types de messages ICMPv6 (voir Valeurs des champs type et code d'ICMPv6). Le champ nombre de sauts de l'en-tête IPv6 contient la valeur 255 -- il peut sembler paradoxal d'utiliser une valeur aussi grande pour des datagrammes qui ne doivent pas être routés hors du lien physique ; en fait si un équipement reçoit un datagramme avec une valeur plus petite, cela signifie que l'information provient d'un autre réseau et que le datagramme doit être rejeté.

Le protocole réalise les différentes fonctions :

• Résolution d'adresses. Le principe est très proche du protocole ARP que l'on trouve avec IPv4. La principale différence vient de l'emploi de messages standards ICMPv6 à la place de la définition d'un autre protocole de niveau 3. Cela confère une plus grande souplesse d'utilisation en particulier sur les réseaux qui ne supportent pas la diffusion. Comme pour IPv4, ce protocole construit des tables de mise en correspondance entre les adresses IPv6 et physiques.
• Détection d'inaccessibilité des voisins ou NUD (Neighbor Unreachability Detection). Cette fonction n'existe pas en IPv4. Elle permet d'effacer des tables de configuration d'un équipement les voisins qui sont devenus inaccessibles (panne, changement d'adresse,...). Si un routeur devient inaccessible, la table de routage peut être modifiée pour prendre en compte une autre route.
• Configuration. La configuration automatique des équipements est l'un des attraits principaux d'IPv6. Plusieurs fonctionnalités du protocole de découverte des voisins sont mises en oeuvre :
  • Découverte des routeurs. Ce protocole permet aux équipements de déterminer les routeurs qui sont sur leur lien physique. Dans IPv4, ces fonctionnalités sont assurées par le protocole ICMP Router Discovery.
  • Découverte des préfixes. L'équipement apprend le ou les préfixes du réseau en fonction des annonces faites par les routeurs. En y ajoutant l'identifiant d'interface de l'équipement, celui-ci construit son ou ses adresses IPv6. Il n'existe pas d'équivalent pour le protocole IPv4 puisque les adresses sont trop courtes pour faire de l'auto-configuration.
  • Détection des adresses dupliquées. Comme les adresses sont construites automatiquement, il existe des risques d'erreurs en cas d'identité de deux identifiants. Ce protocole teste qu'aucun autre équipement sur le lien ne possède la même adresse IPv6. Cette fonctionnalité est une évolution de l'ARP gratuit d'IPv4 émis à l'initialisation de l'interface.
  • Découverte des paramètres. Ce protocole permet aux équipements d'apprendre les différents paramètres du lien physique, par exemple, la taille du MTU, le nombre de sauts maximal autorisé (valeur initiale du champ nombre de sauts), si la configuration automatique avec état (comme DHCPv6) est active... Il n'existe pas d'équivalent en IPv4.
• Indication de redirection. Ce message est utilisé quand un routeur connaît une route meilleure (en nombre de sauts) pour aller à une destination.

En IPv4 une indication de redirection ne peut servir qu'à corriger l'adresse du routeur utilisé pour accéder à une machine hors du réseau local. Les machines doivent connaître toutes les adresses correspondant aux réseaux locaux.

Avec IPv6, la correspondance entre préfixe et réseau local est moins stricte. Il est prévu qu'un matériel ne connaisse pas tous les préfixes de son réseau local (si celui-ci est partagé par plusieurs préfixes), ou qu'un préfixe soit partagé entre plusieurs liens (une généralisation du modèle des réseaux logiques d'IP sur ATM). Dans certaines configurations, la machine émettra ses paquets au routeur alors que le destinataire se trouve sur le même segment que l'émetteur. Si c'est le cas, le routeur émettra un message de redirection pour que la suite du dialogue se fasse directement (cf. exemples Indication de redirection).

Dans le cas le plus extrême, on peut imaginer en IPv6 qu'un équipement peut être configuré pour dialoguer uniquement avec son routeur par défaut. ICMPv6 «redirect» est alors utilisé pour informer l'équipement des destinataires sur le même lien.

Données véhiculées par les messages

L'intérêt du protocole de découverte des voisins est d'unifier différents protocoles qui existent dans IPv4. En particulier la plupart des données utilise un format d'options commun, ce qui simplifie la mise en oeuvre du protocole. Le format contient les champs type, longueur en mots de 64 bits, données. La faible précision du champ longueur va introduire une perte de place. En contre-partie, elle va permettre aussi un alignement des options sur des mots de 64 bits, ce qui optimise leur traitement.

En plus des cinq options générales décrites dans le tableau Utilisation des options dans les messages de découverte des voisins, il existe d'autres options spécifiques pour la mobilité et les réseaux NBMA (Non Broadcast Multiple Access) comme ATM ou Frame Relay.

Adresse physique de la source/cible

Figure 5-1 Format de l'option adresse physique source/cible

La figure Format de l'option adresse physique source/cible donne le format de ces options. Le type 1 est réservé à l'adresse physique de la source et le type 2 à l'adresse de la cible.

Le champ «longueur» est la taille en mots de 64 bits de l'option. Dans le cas d'une adresse MAC, d'une longueur de 6 octets, il contient donc la valeur 1.

Information sur le préfixe

Figure 5-2 Format de l'option information sur le préfixe

Cette option contient les informations sur le préfixe pour permettre une configuration automatique des équipements. Le champ type vaut 3 et le champ longueur vaut 4. La figure Format de l'option information sur le préfixe donne le format de l'option :

• Le champ lg.préfixe indique combien de bits sont significatifs pour le préfixe annoncé dans un champ suivant.
• Le bit L indique, quand il est à 1, que le préfixe permet d'indiquer que tous les autres équipements partageant le même préfixe sont sur le même lien. L'émetteur peut donc directement les joindre. Dans le cas contraire, l'équipement émet le paquet vers le routeur. Si ce dernier sait que l'équipement émetteur peut joindre directement le destinataire, il émettra un message ICMPv6 d'indication de redirection.
• Le bit A indique, quand il est à 1, que le préfixe annoncé peut être utilisé pour construire l'adresse de l'équipement.
• Le bit R, indique, quand il est à 1, que le champ préfixe contient l'adresse globale d'un routeur «agent mère». Les bits de poids fort peuvent toujours être utilisés pour construire un préfixe.
• Le champ durée de validité indique en secondes la durée pendant laquelle le préfixe est valide.
• Le champ durée préférable indique la durée en secondes pendant laquelle une adresse construite avec le protocole de configuration sans état demeure «préférable» (cf. Durée de vie des adresses).

Pour ces deux champs, une valeur de 0xffffffff représente une durée infinie. Ces champs peuvent servir dans la phase de passage d'un fournisseur d'accès à un autre ; c'est-à-dire d'un préfixe à un autre.

• Le champ réservé permet d'aligner le préfixe sur une frontière de mot de 64 bits.
• Le champ préfixe contient la valeur de préfixe annoncé sur le lien. Pour maintenir un alignement sur 64 bits pour le reste des données du paquet, ce champ a une longueur fixe de 128 bits.

En-tête redirigée

Figure 5-3 Format de l'option en-tête redirigée

Cette option est utilisée par le message d'indication de redirection. Elle permet d'encapsuler les premiers octets du paquet IPv6 qui a provoqué l'émission de ce message comme dans le cas des messages ICMPv6 d'erreur.

Le type vaut 4 et la taille de cette option ne doit pas conduire à un paquet IPv6 dépassant 1280 octets (cf. figure Format de l'option en-tête redirigée). Par contre le paquet doit contenir le maximum d'information possible.

MTU

Figure 5-4 Format de l'option MTU

Cette option permet d'informer les équipements sur la taille maximale des données pouvant être émises sur le lien. La figure Format de l'option MTU donne le format de cette option. Il n'est pas nécessaire de diffuser cette information si l'équipement utilise toujours la taille maximale permise. Par exemple, sur les réseaux Ethernet, les équipements utiliseront la valeur 1 500. Par contre pour les réseaux anneau à jeton ou FDDI, il est souvent nécessaire de préciser si les équipements doivent utiliser la valeur maximale permise ou une valeur inférieure pour autoriser l'utilisation de ponts.

Le champ type vaut 5 et le champ longueur 1.

Messages de découverte de voisins

Les différentes fonctionnalités de découverte des voisins utilisent 5 messages : 2 pour le dialogue entre un équipement et un routeur, 2 pour le dialogue entre voisins et un dernier pour la redirection. Chacun de ces messages peut contenir des options.

Sollicitation du routeur

Figure 5-5 Format des paquets de sollicitation du routeur

Le message de sollicitation d'un routeur (cf. figure Format des paquets de sollicitation du routeur) est émis par un équipement au démarrage pour recevoir plus rapidement des informations du routeur. Ce message est émis à l'adresse IPv6 de multicast réservée aux routeurs sur le même lien ff02::2. Si l'équipement ne connaît pas encore son adresse source, l'adresse non spécifiée est utilisée.

Le champ option contient normalement l'adresse physique de l'équipement.

Annonce du routeur

Figure 5-6 Format des paquets d'annonce du routeur

Ce message (cf. figure Format des paquets d'annonce du routeur) est émis périodiquement par les routeurs ou en réponse à un message de sollicitation d'un routeur par un équipement. Le champ adresse source contient l'adresse locale au lien du routeur, le champ destination contient soit l'adresse de l'équipement qui a émis la sollicitation, soit l'adresse de toutes les stations (ff02::01).

Un champ saut max. non nul donne la valeur qui pourrait être placée dans le champ nombre de sauts des paquets émis. Le bit M indique qu'une adresse de l'équipement doit être obtenue avec un protocole de configuration (cf. Configuration avec état :DHCPv6). Le bit O indique aussi la présence d'un service de configuration mais pour la récupération d'informations autres que l'adresse. Si l'adresse ne peut être obtenue d'un serveur, l'équipement procède à une configuration sans état en concaténant aux préfixes qu'il connaît son identifiant d'interface. Le bit H indique que le routeur peut être utilisé comme «agent mère» pour un noeud mobile (cf. Avertissement de l'agent mère).

Le champ durée de vie du routeur donne, en secondes, la période pendant laquelle l'équipement annonçant effectuera les fonctions de routeur par défaut. La valeur maximale correspond à 18 heures 12 minutes, mais comme ce message est émis périodiquement il n'y a pas de limite théorique à la durée de vie d'un routeur. Une valeur de 0 indique que l'équipement ne remplit pas les fonctions de routeur par défaut. Cette durée de vie ne s'applique pas aux options que ce message véhicule.

Le champ durée d'accessibilité indique la durée en millisecondes pendant laquelle une information contenue dans le cache de la machine peut être considérée comme valide (par exemple, la table de correspondance entre adresse IPv6 et adresse physique). Au bout de cette période, un message de détection d'inaccessibilité est émis pour vérifier la pertinence de l'information.

Le champ temporisation de retransmission donne en millisecondes la période entre deux émissions non sollicitées de ce message. Il sert aux autres équipements pour détecter une inaccessibilité du routeur.

Ce message peut véhiculer les options :

• adresse physique de la source,
• MTU,
• information sur le préfixe (une ou plus).

Sollicitation d'un voisin

Figure 5-7 Format des paquets de sollicitation d'un voisin

Ce message (cf. figure Format des paquets de sollicitation d'un voisin) permet d'obtenir des informations d'un équipement voisin, c'est-à-dire situé sur le même lien physique (ou connecté via des ponts). Le message peut lui être explicitement envoyé ou émis sur une adresse de diffusion. Dans le cas de la détermination de l'adresse physique, il correspond à la requête ARP du protocole IPv4.

Le champ adresse source du paquet IPv6 contient soit l'adresse locale au lien adresse lien-local, soit une adresse globale, soit l'adresse non spécifiée. Le champ destination contient soit l'adresse de multicast sollicité correspondant à l'adresse recherchée (cf. Identifiant de groupe), soit l'adresse de l'équipement (dans le cas d'une détection d'inaccessibilité des voisins, NUD )

Le champ adresse de la cible contient l'adresse IPv6 de l'équipement cherché. Le champ option contient en général l'adresse physique de la source.

Annonce d'un voisin

Figure 5-8 Format des paquets d'annonce d'un voisin

Ce message (cf. figure Format des paquets d'annonce d'un voisin) est émis en réponse à une sollicitation, mais il peut aussi être émis spontanément pour propager une information de changement d'adresse physique, ou de statut «routeur». Dans le cas de la détermination d'adresse physique, il correspond à la réponse ARP pour le protocole IPv4.

• Le bit R est mis à 1 si l'émetteur est un routeur. Ce bit est utilisé pour permettre la détection d'un routeur qui redevient un équipement ordinaire.
• Le bit S mis à 1 indique que cette annonce est émise en réponse à une sollicitation.
• Le bit O mis à 1 indique que cette annonce doit effacer les informations précédentes qui se trouvent dans les caches des autres équipements, en particulier la table contenant les adresses physiques.
• Le champ adresse de la cible contient, si le bit S est à 1, la valeur du champ adresse de la cible de la sollicitation auquel ce message répond. Si le bit S est à 0, ce champ contient l'adresse IPv6 lien-local de l'équipement émetteur.
• L'option adresse physique de la cible contient l'adresse physique de l'émetteur.

Indication de redirection

La technique de redirection est la même que dans IPv4. Un équipement ne connaît que les préfixes des réseaux auxquels il est directement attaché et l'adresse d'un routeur par défaut. Si la route peut être optimisée, le routeur par défaut envoie ce message pour indiquer qu'une route plus courte existe. En effet, avec IPv6, comme le routeur par défaut est appris automatiquement, la route n'est pas forcément la meilleure (cf. figure Routage par défaut non optimal).

Figure 5-9 Format des paquets d'indication de redirection

Un autre cas d'utilisation particulier à IPv6 concerne des stations situées sur un même lien physique mais ayant des préfixes différents. Ces machines passent dans un premier temps par le routeur par défaut. Ce dernier les avertit qu'une route directe existe.

La figure Format des paquets d'indication de redirection donne le format du message :

• Le champ adresse cible contient l'adresse IPv6 de l'équipement vers lequel les paquets doivent être émis.
• Le champ adresse destination contient l'adresse IPv6 de l'équipement pour lequel la redirection s'applique.

Dans le cas de la redirection vers un équipement se situant sur le même lien, l'adresse cible et la destination sont identiques.

Les options contiennent l'adresse physique du nouveau routeur et l'en-tête du paquet redirigé.

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