Activité 26 : Etudiez le fonctionnement du protocole d’IPv6

Après avoir vu comment un réseau en IPv6 s'utilise dans la première activité pratique, dans cette seconde activité pratique, nous allons voir comment il fonctionne. Vous pourrez ainsi constater que les principes de son fonctionnement sont très similaire à ceux d'IPv4. Nos objectifs sont ici :

• mettre en oeuvre une capture de paquets IPv6,
• analyser le format des paquets IPv6,
• découvrir le routage des paquets dans un réseau IPv6,
• observer la fragmentation d'un paquet IPv6

Les différentes étapes dans cette activité vont vous permettre d'observer les communications locales au lien et des communications impliquant plusieurs liens. Le réseau de la plateforme est similaire à celui de l'activité précédente comme le montre la figure 1. Il comporte 4 noeuds et repose uniquement sur IPv6. Un serveur web est installé et configuré sur l'hôte appelé PC-2. Un serveur DNS est également installé sur PC-2.

Figure 1: Topologie du réseau étudié.

Le support vous donne l'ensemble des opérations à réaliser pour aller jusqu'au bout de l'activité. Vous trouverez un résumé de ces commandes dans le Manuel Apprenant disponible dans l'onglet documentation du cours Objectif IPv6 du site de FUN.

Etape 0: Démarrage de la plateforme

Démarrer la machine virtuelle "MOOC_IPv6_Lab_Session3". Une fois que la machine virtuelle Debian a démarré, vous voyez, sur le bureau, des dossiers prêts pour les travaux pratiques des séquences 1 à 4.

Pour l'adapter à la taille de votre écran : clic-droit sur le bureau - Modifier l'arrière plan du bureau - choisir la flèche en haut à gauche. Dans la section Matériel, choisir écran puis choisir affichage inconnu. Enfin, appliquer la taille la mieux adaptée à votre écran, puis conserver les modifications si cela convient.

Double-cliquer sur le dossier "MOOC_IPV6_TP2", puis sur l'icône "TP2_Etape0"

Attendre que la fenêtre TP_IPv6.gns3 -GNS3 apparaisse à l'écran comme présentée par la figure 2. Double cliquer sur la barre de titre de cette fenêtre pour qu'elle occupe la totalité de votre écran. Si besoin, vous pouvez ensuite recentrer l'image de la topologie dans la fenêtre centrale avec les boutons ascenseurs horizontal et vertical.

Figure 2: Ecran de GNS3

Identification des liens physiques

Il est possible d'afficher les numéros des interfaces des équipements représentés sur la maquette, appuyer sur le bouton carré "a b c" situé juste en dessous du menu déroulant Device.

Une fois que vous aurez bien identifié les numéros d'interfaces des 6 liaisons, nous pouvons constater ceci :

• PC1 - SW2 - R1 : les interfaces eth0 de PC1 et R1 sont reliées à travers le commutateur Ethernet SW2.
• R1 - SW1 - R2 : les interfaces eth1 de R1 et R2 sont reliées à travers un commutateur Ethernet SW1.
• PC2 - SW3 - R2 : les interfaces eth0 de PC2 et R2 sont reliées à travers un commutateur Ethernet SW3.

Activation des équipements

Si tout est correct, vous pouvez activer les équipements du réseau dans GNS3, à l'aide du bouton triangulaire vert démarrer "Start/Resume all devices".

Dans la fenêtre centrale les témoins verts des liens indiquent que les équipements démarrent, et sur la droite la fenêtre "Topology Summary" montre aussi les témoins verts des équipements réseaux.

Lorsque tous les noeuds sont actifs, il faut cliquer sur le bouton "Console connect to all devices" symbolisé par >_ situé à gauche du bouton triangulaire vert, juste en dessous du menu déroulant "Annotate". Ainsi vous aller faire apparaitre les consoles de contrôle pour les routeurs et pour les hôtes comme le montre la figure 3.

Les consoles de contrôle dites CLI (Command Line Interface) affichent le démarrage des différents équipements réseaux. Notons que le démarrage des PC est plus rapide que celui des routeurs (le temps de démarrage dépendant des capacités de votre machine: compter quelques minutes). Comptez entre trois et dix minutes, parfois plus. Une fois que tous les noeuds ont leur console avec l'invite pour se connecter comme le montre la figure 4, votre plateforme de réseau est dorénavant opérationnelle.

Figure 3: Ecran GNS3 avec les interfaces CLI.

Arrêt/Pause de GNS3

Au besoin vous pouvez aussi figer l'exécution des équipements avec le bouton Pause "Suspend All devices", voire arrêter les équipements avec le bouton Stop "Stop All devices".

Faire CTRL+S si vous souhaitez sauvegarder l'état des équipements. Pour quitter proprement GNS3, faire CTRL+Q ou faire, avec le menu déroulant File, l'action Quit.

Etape 1: Format d'un paquet

Nous allons procéder à un échange en UDP entre un client sur PC-1 et un serveur positionné sur R1.

Pour ouvrir une session sur le routeur R1, les identifiants/mots de passe sont vyos/vyos. (Aucun echo de caractère n'est proposé lorsqu'on saisi le mot de passe).

Récupérer l'adresse ULA de l'interface eth0 de R1. Elle servira par la suite au client à joindre le serveur.

vyos@vyos:~$ show interfaces ethernet eth0

Puis nous allons activer un serveur sur le noeud R1. Ceci s'effectue par la commande nc6 (netcat6). Le serveur est en écoute sur le port 4500. Le numéro de port est arbitraire. Il sert à indiquer au protocole UDP de faire suivre les données reçues sur ce port à la commande nc6.

vyos@vyos:~$ nc6 -l -v -n -u -p 4500

Il nous reste maintenant à démarrer la version cliente de nc6 sur PC-1:

apprenant@MOOCIPv6:~$ nc6 -n -v -u ADDR6-ULA 4500

en remplaçant ADDR6-ULA par l'adresse du serveur que vous avez noté en affichant les adresses de l'interface eth0 de R1.

Pour étudier ce qui circule sur le support, nous allons mettre en oeuvre une capture de réseau. La plateforme dispose de l'analyseur de protocoles Wireshark. Pour effectuer une capture, il est possible de l'utiliser sur les points de connexions symbolisés par un point vert sur la topologie.

Pour lancer une capture, allez dans la fenêtre à droite "Topology Summary", puis appuyez sur le + d'un élément réseau. Choisissez une interface : elle passe en rouge sur la fenêtre centrale. Ensuite, avec un clic-droit, vous pouvez lancer une capture sur ce lien en choisissant "Start capture".

L'arrêt des captures est possible, toujours depuis cette fenêtre "Topology Summary", en choisissant "Stop all captures".

Vous pouvez réaliser ainsi une capture des paquets circulant sur un lien lors d'une communication entre un client et un serveur.

Le déroulement des actions est le suivant:

• Activer Wireshark sur VyOS-Router-1 avec le lien e0<->1SW2.

Allez dans la fenêtre "Topology Summary" puis appuyez sur le + de VyOS-Router-1. Cliquez sur le lien e0<->1SW2 puis clic-droit et choisissez "Start capture".

• Transférer des données depuis PC-1

Dans le client actif sur PC-1, entrer des caractères puis valider les pour les envoyer au serveur.

• Arrêter le transfert par la combinaison CTRL+C.
• Prenez soin d'arrêter la capture avant d'aller explorer le résultat de l'analyse : dans la fenêtre "Topology Summary", sous VyOS-Router-1, cliquez sur le lien e0<->1SW2 puis clic-droit et choisissez "Stop capture".

Dans la séquence des paquets, retrouver celui qui comporte un message UDP à destination du port 4500.

Vous pouvez explorer les différents champs de l'en-tête du paquet IPv6 pour répondre aux questions suivantes:

• Quelle est la valeur du champ Hop Limit ?
• Quel est le type de l'adresse source utilisée ?
• Quelle est la valeur du champ Next Header ?
• Quelle est la longueur des données utiles du paquet ?

Enfin pour terminer cette analyse de cette capture du paquet IPv6, vous pouvez également explorer les différents champs de la trame Ethernet encapsulant le paquet IPv6. Vous devriez voir la valeur du champ EtherType à 0x86dd indiquant que la trame Ethernet contient un paquet IPv6.

Etats de la communication

Lorsqu'il y a un noeud qui a des processus qui communiquent. Il y a des états qui se créent. Nous pouvons consulter ses états par la commande netstat sur un PC. A titre d'exemple, démarrer un serveur TCP avec nc6 sur R1:

vyos@vyos:~$ nc6 -l -v -n -p 4500

puis sur PC-1, démarrer un client en arrière plan (à l'aide du caractère "&" en fin de ligne):

apprenant@MOOCIPv6:~$ nc6 -n -v ADDR6-ULA 4500 & 

Sur le client vous pouvez maintenant vérifier qu'il existe bien une connexion d'établie:

apprenant@MOOCIPv6:~$ netstat -nt

Une connexion existe avec le serveur sur le port 4500. Vous pouvez aussi vérifier le numéro de port du coté du client.

Etape 2: Routage et acheminement d'un paquet

Introduire une analyse de problème de routage dû à une route manquante. Objectif passer progressivement de l’observation à l’action

Actions

• L'apprenant effectue un échange UDP par netcat entre 2 hôtes
• L'apprenant effectue un échange WEB entre PC1 et PC2
• Il doit identifier quel est le problème. La page web ne s'affiche pas. On lui propose une demarche pour arriver à identifier le problème
  • Vérifier l'accessibilité par ping (voir que PC1 et PC2 ne se ping pas)
  • Il affiche la route à l'aide de traceroute de PC1 puis de PC2. Vérifier le routage par traceroute (voir que le problème se situe entre R1 et R2)
  • Observer les messages échangés par wireshark lors de ces tests. Il effectue une écoute sur net0 pour voir si les paquets du traceroute circulent. Il soit voir les paquets arriver sur R2 Mais R2 n'envoie pas de paquet vers R1. (ping de PC1 arrive jusqu’à PC2, mais que le retour s’arrête à R2)
  • Il consulte la table de routage de R2 pour expliquer le pb. Il constate qu'il manque la route pour joindre net1. En déduire que R2 ne sais pas router les paquets jusq’à PC1
  • Il ajoute une route dans R2 et vérifie que le web fonctionne.
• IL souligne la présence de la route par défaut sur les hôtes PC1 et PC2
• Il capture un paquet sur chaque lien pour voir l'encapsulation désencapsulation du paquet dans la trame.
• Il examine les paquets désassemblés et analyse l'evolution du champ hop limit
• il affiche l'etat des interfaces et les états de la communication

Etape 3: Fonction de fragmentation

Actions

• L'apprenant change la MTU sur le lien R1-R2
• L'apprenant effectue un test d'accessibilité est effectué entre PC1 et PC2 en changeant la taille des paquets
• Il capture le trafic généré par ses tests d'accessibilté.
• Il analyse l'extension de fragmentation d'IPv6
• Il détermine le noeud en charge de la fragmentation en capturant le trafic sur le lien PC1-R1

Notre plateforme dispose de l'analyseur de protocoles Wireshark. Il est possible de l'utiliser sur les points de connexions symbolisés par un point vert sur la topologie pour lancer une capture.

Pour lancer une capture, allez dans la fenêtre à droite "Topology Summary", puis appuyez sur le + d'un élément réseau. Choisissez une interface : elle passe en rouge sur la fenêtre centrale. Ensuite, avec un clic-droit, vous pouvez lancer une capture sur ce lien en choisissant "Start capture".

L'arrêt des captures est possible, toujours depuis cette fenêtre "Topology Summary", en choisissant "Stop all captures".

Vous pouvez, par exemple, réaliser une capture des paquets circulant entre R1 et R2 alors que vous lancez un test de connectivité entre PC1 et PC2.

• Lancez Wireshark sur VyOS-Router-2 avec le lien e1<->2SW1.

Allez dans la fenêtre "Topology Summary" puis appuyez sur le + de VyOS-Router-2. Cliquez sur le lien e1<->2SW1 puis clic-droit et choisissez "Start capture".

• Ping de PC1 -> PC2

Depuis le shell de PC1, lancer un ping vers PC2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:0002::c2

Prenez soin d'arrêter la capture avant d'aller explorer le résultat de l'analyse : dans la fenêtre "Topology Summary", sous VyOS-Router-2, cliquez sur le lien e1<->2SW1 puis clic-droit et choisissez "Stop capture".

Vous pouvez explorer les différents champs des paquets IPv6 et, par exemple, découvrir que la valeur du champ Hop Limit est à 63.

• Ping de PC1 -> PC2

Relancez la capture : lancez Wireshark sur VyOS-Router-2 avec le lien e1<->2SW1. Allez dans la fenêtre "Topology Summary" puis appuyez sur le + de VyOS-Router-2. Cliquez sur le lien e1<->2SW1 puis clic-droit et choisissez "Start capture".

Depuis le shell de PC1, essayez de joindre PC2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 1 -s 3000 fd75:e4d9:cb77:0002::c2

Prenez soin d'arrêter la capture avant d'aller explorer le résultat de l'analyse : dans la fenêtre "Topology Summary", sous VyOS-Router-2 cliquez sur le lien e1<->2SW1 puis clic-droit et choisissez "Stop capture".

Reprenez la même procédure que précédemment, et concentrez-vous sur le champ Next Header ainsi que sur le codage de l'extension Fragmentation.

TP2 - Capture Fragmentation

Pouvez-vous expliquer pourquoi il faut 3 paquets IPv6 pour transporter les requêtes ICMPv6 Request et Reply de 3000 octets ? Quelle est la taille des données transportées dans chaque paquet ? Quelle est la taille de l'entête IPv6 dans ce cas ?

Compost

Suivre les instructions suivantes:

1. Après avoir arrêté le simulateur, double cliquez sur le dossier "Mooc_IPV6_TP1" , puis sur l'icône "TP1_Etape1_Adresses_ULA"
2. Attendre que la fenêtre TP_IPv6.gns3 -GNS3 apparaisse à l'écran, double cliquer sur la barre de titre de cette fenêtre pour qu'elle occupe la totalité de votre écran. Si besoin, vous pouvez ensuite recentrer l'image de la topologie dans la fenêtre centrale avec les boutons ascenseurs horizontal et vertical.
3. Il est possible d'afficher les numéros des interfaces des équipements représentés sur la maquette, appuyez sur le bouton carré "a b c" situé juste en dessous du menu déroulant Device.
4. Si tout est correct, vous pouvez lancer le simulateur GNS3, grâce au bouton triangulaire vert démarrer "Start/Resume all devices".
5. Dans la fenêtre centrale les témoins verts des liens indiquent que la simulation démarre, et également à droite la fenêtre "Topology Summary" les témoins des équipements réseaux passent au vert.
6. Lorsque le simulateur GNS3 est lancé, il faut cliquez sur le bouton symbolisé > _ "Console connect to all devices" à gauche du bouton triangulaire vert, juste en dessous du menu déroulant Annotate.
7. Les fenêtres de ligne de commande (Command Line Interface (CLI)) affichent le démarrage des différents équipements réseaux. Notons que le démarrage des PC est plus rapide que celui des routeurs. Le temps de démarrage dépend des capacités de votre machine, il faut compter quelques minutes.

Testez la connectivité depuis chaque PC

Pour vous loguer sur les stations PC1 et PC2, les identifiants/mots de passe sont apprenant'/'. (Pas de mot de passe).

Vérifiez la configuration réseau

apprenant@MOOCIPv6:~$ ifconfig

Faites quelques tests de connectivité depuis PC1 avec la commande ping6.

Vers l'interface eth0 de R1

ping6 fd75:e4d9:cb77:1::ffff

Vers l'interface eth1 de R1

ping6 fd75:e4d9:cb77::1

Vers l'interface eth0 de R2

ping6 fd75:e4d9:cb77:2::ffff

Vers l'interface eth0 de PC2

ping6 fd75:e4d9:cb77:2::c2

Quelle(s) destination(s) avez vous réussie(s) à joindre avec la commande ping ?

Arrêt/Pause du simulateur

Au besoin vous pouvez aussi figer la simulation avec le bouton Pause "Suspend All devices", voire arrêter la simulation avec le bouton Stop "Stop All devices".

Pour sortir proprement du simulateur, faire CTRL+S si vous souhaitez sauvegarder l'état de votre simulation, et CTRL+Q ou bien avec le menu déroulant File-Quit.

Pour les hôtes PC1 et PC2

Pour vous loguer sur les stations PC1 et PC2, les identifiant/mot de passe sont apprenant'/' (pas de mot de passe).

Vérifiez la configuration réseau.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ifconfig
apprenant@MOOCIPv6:~$ route -A inet6

Activez l'interface eth0.

apprenant@MOOCIPv6:~$ sudo ifconfig eth0 up

Vérifiez la configuration réseau.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ifconfig
apprenant@MOOCIPv6:~$ route -A inet6

Vous devez apercevoir qu'une adresse IPv6 lien-local (fe80:...) a été attribuée à l'interface de chaque PC.

Configurez l'adresse globale sur le PC1.

apprenant@MOOCIPv6:~$ sudo ifconfig eth0 fd75:e4d9:cb77:1::c1/64

Configurez l'adresse globale sur le PC2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ sudo ifconfig eth0 fd75:e4d9:cb77:2::c2/64

Testez la connectivité

Après avoir repéré les adresses réseaux des routeurs et des PC, vous devez pouvoir vérifier que la connectivité est opérationnelle.

• PC1 - R1

Depuis le shell de PC1, essayez de joindre R1.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:1::ffff

Nota : comme on utilise des adresses routables, et non pas des adresses lien-local (LLA), on ne spécifie pas l'interface de sortie ; cette dernière est indiquée automatiquement dans la table de routage.

• PC2 - R2

Depuis le shell de PC2, essayez de joindre R2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:2::ffff

• R1 - R2, puis R1 - PC1

Depuis le routeur R1, essayez de joindre PC1 et R2.

vyos# ping ipv6 fd75:e4d9:cb77:0001::c1
vyos# ping ipv6 fd75:e4d9:cb77:0000::2

Nota : comme on utilise des adresses routables, et non pas des adresses lien-local (LLA), on ne spécifie pas l'interface de sortie ; cette dernière est indiquée automatiquement dans la table de routage.

• R2 - R1 puis R2 - PC2

Depuis le routeur R2, essayez de joindre PC2 et R1.

vyos# ping ipv6 fd75:e4d9:cb77:0002::c2
vyos# ping ipv6 fd75:e4d9:cb77:0000::1

En principe, cela doit fonctionner en local. Par contre, si on essaie de joindre des adresses au-delà des routeurs, vous devez être en échec tant que le routage n'est pas activé ; ce que nous devons faire dans la prochaine étape.

• PC1 - R1

Depuis le shell de PC1, essayez de joindre les adresses de R1.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:0001::ffff
apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:0::1

• PC2 - R2

Depuis le shell de PC2, essayez de joindre R2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:0002::ffff
apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:0::2

• R2 - R1 puis R2 - PC1

Depuis le routeur R2, essayez de joindre R1 et PC1.

vyos# ping ipv6 fd75:e4d9:cb77:0000::1
vyos# traceroute ipv6 fd75:e4d9:cb77:0001::c1

• PC1 - PC2

Depuis le shell de PC1, essayez de joindre PC2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fd75:e4d9:cb77:2::c2

apprenant@MOOCIPv6:~$ sudo route -A inet6 add ::/0 gw fd75:e4d9:cb77:1::ffff

Vérifiez la configuration réseau.

apprenant@MOOCIPv6:~$ route -A inet6

• La route par défaut (destination ::/0) doit être visible maintenant.

Nota : pour améliorer la lisibilité de la table de routage de PC1, vous serez peut être amené à agrandir la fenêtre de la console avant de lancer la commande précédente, de manière à afficher une entrée de la table de routage par ligne.

Configuration du routage sur PC2 : ajout d'une route par défaut vers R2.

apprenant@MOOCIPv6:~$ sudo route -A inet6 add ::/0 gw fd75:e4d9:cb77:2::ffff

Vérifiez la configuration réseau.

apprenant@MOOCIPv6:~$ route -A inet6

• La route par défaut (destination ::/0) doit être visible maintenant.

Nota : pour améliorer la lisibilité de la table de routage de PC1, vous serez peut être amené à agrandir la fenêtre de la console avant de lancer la commande précédente, de manière à afficher une entrée de la table de routage par ligne.

Configuration du routage sur PC1 : ajout d'une route par défaut vers R1. Depuis les PC, essayez de joindre les routeurs.

apprenant@MOOCIPv6:~$ ping -6 -c 5 fe80::...%eth0

Nota : lorsque l'argument d'une commande est une adresse lien-local (LLA), vous devez spécifier l'interface de sortie en suffixant l'adresse par le caractère '%' suivi de l'interface.

Depuis les routeurs, essayez de joindre les PC.

vyos@vyos:～$ vtysh
vyos# ping ipv6 fe80::...%eth0

Nota : pour stopper la commande ping : Ctrl+C (appui simultané sur les touches Ctrl et C.

Conclusion

Grâce à cette deuxième séquence du Mooc IPv6 vous avez découvert et appréhendé différents aspects du protocole:

• Après avoir passé en revue le format de l’en-tête des paquets IPv6,
• Vous avez compris l'importance des mécanismes d’encapsulation,
• Vous avez intégré les principes de routage,
• Vous avez appréhendé les extensions de l’en-tête IPv6
• Enfin après avoir mis en oeuvre une configuration simplifiée

Dorénavent vous êtes aptes à approfondir d'autres mécanismes importants pour faciliter l'intégration du protocole dans toutes les infrastructures où IPv6 sera utile d'être déployer. C'est bien ce que vous allez découvrir dans les prochaines séquences.