La configuration automatique des paramètres réseau

Principe de l'auto-configuration

La précédente activité à présenté le mécanisme de découverte des voisins permettant à une station connectée à un réseau de récupérer automatiquement les adresses des autres stations du même réseau. C'est la même philosophie qui est mise en oeuvre pour permettre la configuration automatique des paramètres d'une interface réseau.

L'objectif de ce mécanisme est de réduire au maximum l'intervention humaine dans ce processus afin de permettre :

• à l'utilisateur d'avoir une connexion au réseau fonctionnelle dès le branchement de l'interface réseau
• à l'administrateur de centraliser la configuration sur un seul équipement qui se chargera de les propager aux stations.

Les informations nécessaires à la configuration d'une interface sont au minimum :

• des informations permettant de déterminer l'adresse IP ou la méthode permettant de l'obtenir
• la largeur du préfixe IP du réseau afin de déterminer les adresses IP appartenant au même réseau
• l'adresse de la passerelle à utiliser pour joindre les adresses qui ne sont pas sur ce réseau
• le serveur de noms à utiliser sur ce réseau

L'administrateur renseigne les informations communes pour un réseau sur un équipement. Les stations se configurant récupèrent ces informations pour déterminer leur configuration spécifique qui sera appliquée sur l'interface. La connexion au réseau sera alors effective pour l'utilisateur.

Mécanismes mis en oeuvre

L'auto-configuration se déroule en plusieurs étapes mettant en oeuvre différents mécanismes :

• La toute première étape consiste à créer l'adresse lien-local. Une fois l'unicité de cette adresse vérifiée, la machine est en mesure de communiquer avec les autres machines du lien.
• La machine doit ensuite chercher à acquérir un message d'annonce du routeur pour déterminer la méthode d'obtention de l'adresse unicast globale. S'il y a un routeur sur le lien, la machine doit appliquer la méthode indiquée par le message d'annonce de routeurs, à savoir :
  • l'auto-configuration sans état,
  • l'auto-configuration avec état.
• En l'absence de routeur sur le lien, la machine doit essayer d'acquérir l'adresse unicast globale par la méthode d'autoconfiguration avec état. Si la tentative échoue, c'est terminé. Les communications se feront uniquement sur le lien avec l'adresse lien-local. La machine n'a pas une adresse avec une portée qui l'autorise à communiquer avec des machines autres que celles du lien.

Création de l'adresse lien-local

À l'initialisation de son interface, la station construit un identifiant pour l'interface qui doit être unique sur le lien. Cet identifiant utilise l'adresse EUI-64. Le principe de base de la création d'adresse unicast IPv6, tel que vu dans la première séquence, est de compléter un préfixe réseau avec l'identifiant. L'adresse lien-local est donc créée en prenant le préfixe lien-local (FE80::/64) standardisé pour cet usage.

L'adresse ainsi constituée est encore interdite d'usage. Elle possède un état provisoire car la machine doit vérifier l'unicité de cette adresse sur le lien au moyen de la procédure de détection d'adresse dupliquée, présentée dans l'activité précédente. Si la station détermine l'adresse lien-local n'est pas unique, l'auto-configuration s'arrête et une intervention manuelle est nécessaire.

Une fois que l'assurance sur l'unicité de l'adresse lien-local est obtenue, l'adresse provisoire devient une adresse valide pour l'interface. La première phase de l'auto-configuration est achevée.

Fourniture des paramètres communs au réseau

La seconde étape de l'auto-configuration consiste pour la station qui se configure à récupérer les informations communes au réseau qui sont fixées par l'administrateur. Ces informations sont localisées sur le (ou les) routeur(s) du réseau, équipement sous la responsabilité de l'administrateur et qui sera en charge de les propager aux stations.

La transmission de ces informations est assurée par un échange de messages ICMPv6 :

• un message de sollicitation d'un routeur (Router Sollicitation, ICMP type 133) envoyé par la station qui se configure
• un message d'annonce de routeur (Router Advertisment, ICMP type 134) envoyé par le routeur en réponse à la sollicitation d'une station, mais aussi périodiquement sur le réseau.

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 la station qui se configure afin d'obtenir les informations du routeur. Ce message est envoyé à destination de l'adresse IPv6 de multicast réservée aux routeurs sur le même lien ff02::2.

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

Le message d'annonce de routeur (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).

Ce dernier message est primordial dans le fonctionnement d'un réseau IPv6, car en plus de délivrer les informations nécessaires à l'auto-configuration, il notifie régulièrement auprès des stations de la présence du (ou des) routeur(s) afin de confirmer le bon fonctionnement de leur connexion.

Ce message contient un ensemble l'information propre au routeur et à la politique de configuration du réseau, puis ensuite un ensemble d'options en fonction de la politique de configuration. Parmi les information propre au routeur, le champ durée de vie du routeur donne, en secondes, la période pendant laquelle l'équipement annonçant effectuera les fonctions de routeur par défaut.

Le champ durée d'accessibilité indique la durée en millisecondes pendant laquelle une information de ce message contenue dans le cache de la station 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 (Neighbor Sollicitation) 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.

La politique de configuration, qui doit indiquer à la station qui se configure les mécanismes à utilsier, est définie par 2 bits du message d'annonce de routeur. Le bit M (Managed address configuration) mis à 1 indique que l'équipement ne doit pas construire lui-même l'adresse à partir de son identifiant d'interface et des préfixes éventuellement reçus en option du même message. Il doit explicitement demander son adresse auprès d'un serveur d'adresses et donc utiliser la configuration avec état. Si ce bit est à 0, alors le mécanisme de configuration sans état doit être utilisé. Le bit O (Other stateful configuration) mis à 1 indique que la station doit interroger le serveur de configuration pour obtenir des paramètres autre que l'adresse.

Autoconfiguration sans état

L'autoconfiguration sans état (RFC 2462) ne demande aucune configuration manuelle des machines, une configuration minimum pour les routeurs et aucun serveur supplémentaire. Elle se sert du protocole ICMPv6 et peut fonctionner sans la présence de routeurs. Elle nécessite cependant un sous-réseau à diffusion. Cette méthode ne s'applique que pour les machines et ne peut être retenue pour la configuration des routeurs. Le principe de base de l'autoconfiguration sans état est qu'une machine génère son adresse IPv6 à partir d'informations locales et d'informations fournies par un routeur. Le routeur fournit à la machine les informations sur le sous-réseau associé au lien, il donne le préfixe.

Comme pour la création de l'adresse lien-local, l'adresse unicast globale est obtenue en concaténant le préfixe avec l'identifiant de l'interface. Le préfixe provient du message d'annonce de routeurs et plus précisément de l'option «information sur le préfixe». Bien qu'il faille vérifier l'unicité de toutes les adresses unicast, dans le cas d'une adresse unicast obtenue par autoconfiguration sans état cela n'est pas obligatoire. En effet, l'unicité de l'identifiant de l'interface a déjà été contrôlé dans l'étape de création de l'adresse lien-local. L'identifiant étant le même, il n'y a plus aucune ambiguïté sur son unicité. L'adresse unicast globale constituée est aussi unique que celle lien-local.

La renumérotation des machines d'un lien s'effectue au moyen des routeurs qui passent les adresses utilisées dans un état déprécié et annoncent en même temps le nouveau préfixe. Les machines pourront recréer une adresse préférée.

Configuration de la route par défaut

Figure 5-10 Annonces du routeur

En IPv6 seuls les routeurs utilisent des protocoles de routage pour définir leurs tables de routage. Le routage des autres machines repose sur la notion de route par défaut. Comme avec IPv4, l'envoi de messages de redirection est utilisé pour installer de meilleures routes. Périodiquement les routeurs envoient des Annonces du routeur qui permettent aux machines sur le câble de choisir un routeur par défaut, et aussi de calculer leur adresse (dans le mode d'autoconfiguration sans état stateless).

Un même câble Ethernet relie 3 machines (cf. figure Annonces de routeurs) :

• deux routeurs ganesha et tuna,
• et une autre machine uma.

Les routeurs émettent périodiquement sur le réseau des messages d'annonce.

Ethernet Src : 1a:0:20:c:7a:34 Dst : 33:33:0:0:0:1 Type : 0x86dd
IPv6
 Version : 6 Classe : 0xf Label : 000000
 Longueur : 56 octets (0x0038) Protocole : 58 (0x3a, ICMPv6)
 Nombre de sauts : 255 (0xff)
 Source : fe80::1800:200c:7a34 (ganesha, lien-local)
 Desti. : ff02::1 (multicast, tous les noeuds du lien)
ICMPv6
 Type : 134 (0x86, Annonce de routeur) Code : 0 Checksum : 0x773c
 Nombre de sauts : 0 (non précisé) Gestion d'adresse : 0 (Pas de DHCP)
 Validité : 6000 secondes (0x1770) Timers : 0, 0 (non précisés)
 Options :
  Type : 1 (Adresse physique source) Lg : 8 octets (0x01) : 1a-00-20-0c-7a-34
  Type : 3 (Information sur le préfixe) Lg : 32 octets (0x04)
   Drapeaux : L=1, A=1 Durée de validité : -1, -1 (infinie)
  Préfixe : 3ffe:302:12:3::/64

0000: 6f 00 00 00 00 38 3a ff fe 80 00 00 00 00 00 00
0010: 18 00 20 ff fe 0c 7a 34 ff 02 00 00 00 00 00 00
0020: 00 00 00 00 00 00 00 01|86 00 77 3c 00 00 17 70
0030: 00 00 00 00 00 00 00 00|01 01 1a 00 20 0c 7a 34|
0040: 03 04 40 c0 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00
0050: 3f fe 03 02 00 12 00 03 00 00 00 00 00 00 00 00

Ce message est envoyé par le routeur ganesha (l'adresse source est l'adresse locale, commençant par fe80), à destination de tous les noeuds sur le câble Ethernet (adresse de destination IPv6 «Tous les noeuds sur le lien» ff02::1 et l'adresse de destination physique est l'adresse MAC de multicast associée). Les informations donnent la durée de vie de cette annonce, des paramètres de configuration pour les noeuds, dont le type de construction d'adresse : mode d'autoconfiguration stateless en créant une adresse permanente à partir du préfixe 3ffe:302:12:3::/64.

La table de routage d'uma après réception de ce message contient :

uma# netstat -nrf inet6
Routing tables IPv6:
Destination                    Gateway                   Flags Refs Use Mtu  Interf
default                        fe80::1800:20ff:fe0c:7a34 UGS    0   17  1500 le0
fe80::1800:20ff:fe0c:7a34      1a:0:20:c:7a:34 U         HDL    1   2   1500 le0
.....

La ligne avec le drapeau L correspond à une machine directement accessible, le champ Gateway contient l'adresse IEEE 802. Il s'agit des informations contenues dans la table de correspondance construite par le protocole de découverte des voisins.

Le routeur tuna avait lui aussi émis des annonces de routeur. On pourrait donc aussi enregistrer une route par défaut via tuna ; mais le système ne conserve qu'une route par défaut, et la route possible par tuna est ignorée. De même, il n'y a pas de ligne de correspondance adresse IPv6-adresse Ethernet pour tuna car cette adresse n'a pas été utilisée comme destination.

Exemple de configuration automatique

La machine à l'activation de l'interface réseau crée l'adresse lien-local provisoire et débute l'algorithme DAD. Elle émet un message de sollicitation d'un voisin à l'adresse multicast sollicité associée à son adresse provisoire. Son adresse de source est indéterminée car son état est encore provisoire pour le moment et ne sert que pour la réception. L'adresse dont l'unicité est vérifiée est placée dans le champ cible.

Ethernet Src : 8:0:20:a:aa:6d Dst : 33:33:ff:a:aa:6d Type : 0x86dd
IPv6
 Version : 6 Priorité : 0xf0 Label: 000000
 Longueur : 24 octets (0x0018) Protocole : 58 (0x3a, ICMPv6)
 Nombre de sauts : 255 (0x0ff)
 Source : ::
 Desti. : ff02::1:ff0a:aa6d (multicast sollicité associé à l'adresse cible)
ICMPv6
 Type : 135 (0x87, Sollicitation d'un voisin) Code : 0 Checksum : 0xfe37
 cible : fe80::0a00:20ff:fe0a:aa6d (uma, lien-local)

0000: 6f 00 00 00 00 18 3a ff 00 00 00 00 00 00 00 00
0010: 00 00 00 00 00 00 00 00 ff 02 00 00 00 00 00 00
0020: 00 00 00 01 ff 0a aa 6d|87 00 fe 37 00 00 00 00
0030: fe 80 00 00 00 00 00 00 0a 00 20 ff fe 0a aa 6d

Ce message ne peut être utilisé pour mettre à jour le cache de résolution d'adresses d'un voisin car l'adresse de la source a un statut de provisoire, en conséquence l'option adresse physique de la source ne figure pas dans le message. Le message de sollicitation d'un voisin sera émis au moins deux fois. Si rien n'est reçu, l'identifiant sera considéré unique et l'adresse passera dans l'état valide. Par contre, si elle reçoit le message annonce d'un voisin comme ci-dessous, l'adresse est entrée en collision avec une adresse valide utilisée par un voisin. L'adresse ne peut être affectée à l'interface. Une intervention humaine devient nécessaire.

Ethernet Src : 8:0:20:a:aa:6d Dst : 33:33:0:0:0:1 Type : 0x86dd
IPv6
 Version : 6 Priorité : 0xf0 Label: 000000
 Longueur : 32 octets (0x0020) Protocole : 58 (0x3a, ICMPv6)
 Nombre de sauts : 255 (0x0ff)
 Source : fe80::a00:20ff:fe0a:aa6d
 Desti. : ff02::1 (multicast, tous les noeuds du lien)
ICMPv6
 Type : 136 (0x88, Annonce d'un voisin) Code : 0 Checksum : 0xe036
 Bits (0x7) R = 0, S = 0, O = 1
 cible : fe80::a00:20ff:fe0a:aa6d
 Option :
  Type : 2 (Adresse physique cible) Lg : 8 octets (0x01) : 08-00-20-0a-aa-6d

0000: 6f 00 00 00 00 20 3a ff fe 80 00 00 00 00 00 00
0010: 0a 00 20 ff fe 0a aa 6d ff 02 00 00 00 00 00 00
0020: 00 00 00 00 00 00 00 01|88 00 e0 36 20 00 00 00
0030: fe 80 00 00 00 00 00 00 0a 00 20 ff fe 0a aa 6d|
0040: 02 01 08 00 20 0a aa 6d

Comme le message sollicitation d'un voisin ne comportait pas d'adresse de source, le message annonce d'un voisin est émis au groupe de tous les noeuds du lien (ff02::1).

Après avoir exécuté l'algorithme DAD avec l'adresse lien-local comme l'exemple précédent l'a montré (en supposant que l'adresse n'est pas entrée en collision), la machine émet un message sollicitation du routeur à tous les routeurs du lien (ff02::2).

Ethernet Src : 8:0:20:a:aa:6d Dst : 33:33:0:0:0:2 Type : 0x86dd
IPv6
 Version : 6 Priorité : 0xf0 Label: 000000
 Longueur : 16 octets (0x0010) Protocole : 58 (0x3a, ICMPv6)
 Nombre de sauts : 255 (0x0ff)
 Source : fe80::a00:20ff:fe0a:aa6d (uma, lien-local)
 Desti. : ff02::2 (multicast, tous les routeurs du lien)
ICMPv6
 Type : 133 (0x85, Sollicitation du routeur) Code : 0 Checksum : 0xd63e
 Option :
  Type : 1 (Adresse physique source) Lg : 8 octets (0x01) : 08-00-20-0a-aa-6d

0000: 6f 00 00 00 00 10 3a ff fe 80 00 00 00 00 00 00
0010: 0a 00 20 ff fe 0a aa 6d ff 02 00 00 00 00 00 00
0020: 00 00 00 00 00 00 00 02|85 00 d6 3e 00 00 00 00|
0030: 01 01 08 00 20 0a aa 6d

Si un routeur est présent, un message annonce de routeur est reçu par la machine se configurant. Elle y trouve les bits M, O et les informations sur les préfixes du lien.

Ethernet Src : 1a:0:20:c:7a:34 Dst : 33:33:0:0:0:1 Type : 0x86dd
IPv6
 Version : 6 Priorité : 0xf0 Label: 000000
 Longueur : 56 octets (0x0038) Protocole : 58 (0x3a, ICMPv6)
 Nombre de sauts : 255 (0x0ff)
 Source : fe80::1800:20ff:fe0c:7a34 (ganesha, lien-local)
 Desti. : ff02::1 (multicast, tous les noeuds du lien)
ICMPv6
 Type : 134 (0x86, Annonce de routeurs) Code : 0 Checksum : 0x773c
 Nombre de sauts : 0 (non précisé) Gestion d'adresse : 0 (Pas de DHCP)
 Validité : 6000 secondes (0x1770) Timers : 0, 0 (non précisés)
 Options :
  Type : 1 (Adresse physique source) Lg : 8 octets (0x01) : 1a-00-20-0c-7a-34
  Type : 3 (Information sur le préfixe) Lg : 32 octets (0x04)
  Drapeaux : L=1, A=1 Durée de validité : -1, -1 (infinie)
  Préfixe : 3ffe:302:12:3::/64
 
0000: 6f 00 00 00 00 38 3a ff fe 80 00 00 00 00 00 00
0010: 18 00 20 ff fe 0c 7a 34 ff 02 00 00 00 00 00 00
0020: 00 00 00 00 00 00 00 01|86 00 77 3c 00 00 17 70
0030: 00 00 00 00 00 00 00 00|01 01 1a 00 20 0c 7a 34|
0040: 03 04 40 c0 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00
0050: 3f fe 03 02 00 12 00 03 00 00 00 00 00 00 00 00

Le message annonce de routeurs est émis vers le groupe de tous les noeuds IPv6 du lien. Le drapeau A étant positionné, le préfixe annoncé peut alors servir à la construction de l'adresse unicast globale. La durée de validité de cette adresse n'est pas limitée. La machine se configurant aura donc l'adresse 3ffe:302:12:3:a00:20ff:fe0a:aa6d.

Découverte de la liste de serveurs DNS récursifs

L'autoconfiguration IPv6 sans état, telle que spécifiée dans le RFC 4862, n'a pas prévu de mécanisme de découverte automatique de la liste des serveurs DNS récursifs (cache). En revanche, il était prévu que ces informations complémentaires soient fournies par l'autoconfiguration avec état. Les spécifications du protocole d'autoconfiguration avec état, DHCPv6, ont mis longtemps (six ans environ) à passer en RFC (RFC 3315) et le besoin de découverte des serveurs DNS récursifs s'est accentué davantage. En effet, afin de renforcer le déploiement d'IPv6, la communauté IPv6 s'était vite trouvée dans l'urgence de mettre en oeuvre un mécanisme de découverte automatique du DNS avec ou sans DHCPv6 (qui était justement près de sortir).

Trois propositions ont ainsi vu le jour dans le cadre des travaux des groupes « ipv6 », « dhc » et « dnsop ». C'est le groupe dnsop qui a pris en charge les débats sur ces propositions. Les co-auteurs de ces trois propositions ont conjointement rédigé un document synthétique (RFC 4339) décrivant pour chaque technique le fonctionnement ainsi que les scénarios d'utilisation. Ce document donne également des recommandations pratiques quant à la solution ou à la combinaison de solutions à adopter en fonction de l'environnement technique dans lequel se trouvent les équipements à configurer.

Voici maintenant un résumé des trois propositions :

• Proposition 1, mécanisme à base de DHCP : deux solutions légèrement différentes ont été proposées. Elles proposent toutes les deux d'utiliser la même option « DHCPv6 DNS Recursive Name Server » spécifiée dans le RFC 3646 :
  • découverte via un serveur DHCPv6 complet (RFC 3315 : c'est-à-dire qui alloue dynamiquement les adresses IPv6 ;
  • découverte du DNS via un serveur DHCPv6-lite (RFC 3736) : celui-ci n'alloue pas d'adresses IPv6 mais il est simplement chargé d'informer les clients des différents paramètres à utiliser (DNS récursif, serveur NTP, serveur d'impression, ...) ;
  • Dans les deux cas, si l'équipement est en double pile et s'il est configuré à la fois avec DHCPv4 (pour IPv4) et avec DHCPv6 (pour IPv6), il faut définir une politique d'arbitrage entre les deux listes de serveurs DNS récursifs obtenues si celles-ci sont incohérentes ;
• Proposition 2, RFC 5006, mécanisme à base d'annonce de routeur (RA): cette proposition apporte un complément à l'autoconfiguration sans état (RFC 4862) et consiste à surcharger l'annonce du routeur, en tant que message de la découverte des voisins (RFC 4861) par l'information DNS nécessaire. Une telle extension n'a pas été standardisée à ce jour, le RFC étant dans un état EXPERIMENTAL ;
• Proposition 3, mécanisme à base d'adresses anycast bien connues (Well-known anycast addresses) : des adresses IPv4 et IPv6 anycast qui seraient connues par tous les clients et préconfigurées automatiquement par le logiciel d'installation du système d'exploitation de l'équipement. Cette proposition semble avoir été abandonnée.