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From Livre IPv6

(Structure des messages DHCPv6)
(Structure des messages échangés entre relais et serveur DHCPv6)
 
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<tt>Peer-address</tt> : l'adresse du pair est l'adresse du client ou du relais depuis laquelle le message à relayer a été reçu ''(elle est extraite de l'adresse source du paquet du message reçu)''. Elle permet d'identifier l'interface du relais derrière laquelle se trouve le client, ''(elle sera utilisée comme adresse de destination du paquet contenant le message RELAY-REPLY)''.
 
<tt>Peer-address</tt> : l'adresse du pair est l'adresse du client ou du relais depuis laquelle le message à relayer a été reçu ''(elle est extraite de l'adresse source du paquet du message reçu)''. Elle permet d'identifier l'interface du relais derrière laquelle se trouve le client, ''(elle sera utilisée comme adresse de destination du paquet contenant le message RELAY-REPLY)''.
  
Ainsi, même en présence de plusieurs relais DHCPv6, le serveur sait auquel des relais s'adresser pour répondre à un client donné. Chacun des relais, lorsqu'il faut en traverser plusieurs pour atteindre le client, sait à qui transmettre le message RELAY-REPLY reçu. Le champ champ <tt>Peer-address</tt> de ce message contient l'adresse locale au lien du relais suivant ou, pour le dernier relais, l'adresse locale au lien du client. Le dernier relais peut donc envoyer au client la réponse du serveur.  
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Ainsi, même en présence de plusieurs relais DHCPv6, le serveur sait auquel des relais s'adresser pour répondre à un client donné. Chacun des relais, lorsqu'il faut en traverser plusieurs pour atteindre le client, sait à qui transmettre le message RELAY-REPLY reçu. Le champ <tt>Peer-address</tt> de ce message contient l'adresse locale au lien du relais suivant ou, pour le dernier relais, l'adresse locale au lien du client. Le dernier relais peut donc envoyer au client la réponse du serveur.  
  
 
==== Message DHCPv6 RELAY-FORWARD ====
 
==== Message DHCPv6 RELAY-FORWARD ====

Latest revision as of 15:52, 11 June 2018


Activité 33 : Contrôler la configuration réseau par DHCPv6

Introduction

L'auto-configuration "à état" utilise un serveur pour allouer des adresses IPv6 et/ou des paramètres de configuration à des noeuds IPv6. Elle réduit les efforts de configuration des noeuds IPv6, tout comme l'auto-configuration "sans état". Elle offre, à la différence de l'auto-configuration "sans état", une information de configuration plus riche et un meilleur contrôle de l'affectation des paramètres de configuration. Elle permet en outre la reconfiguration éventuelle des équipements du réseau.

Les deux techniques d'auto-configuration, "avec état" et "sans état", ne sont pas exclusives et peuvent coexister dans un même environnement. Un noeud peut, par exemple, obtenir son adresse "unicast globale" par auto-configuration "sans état" et obtenir les informations relatives au(x) serveur(s) de noms (DNS) par l'auto-configuration "à état".

L'autoconfiguration "avec état" permet :

  • d'assigner des des adresses IPv6 stables et prédicitibles à la demande de manière contrôlée,
  • de provisionner au préalable les adresses à assigner aux noeuds,
  • d'automatiser le mécanisme d'assignement,
  • de centraliser les configurations.

Tout le mécanisme d'auto-configuration "à état" est bâti sur le modèle client-serveur. Il utilise le protocole DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6).

Principe de fonctionnement du protocole DHCPv6

Le RFC 3315 définit le principe de fonctionnement du protocole DHCPv6. Ce document spécifie l'architecture de communication, les principes de fonctionnement de chaque entité et le format des messages échangés par ces entités. La mise au point de ce protocole a cependant fait l'objet de nombreux débats au sein du groupe de travail de l'IETF. DHCP est un élément important du fonctionnement d'un réseau. En conséquence, la parution tardive d'un standard finalisé a entraîné un déploiement lent.

Présentation générale du protocole DHCPv6

Le protocole DHCPv6 est un protocole de niveau application. Il fonctionne conformément au modèle client-serveur. Il utilise une communication en mode "non connecté", sous forme d'échanges de type requêtes / réponses . Son architecture fait intervenir quatre types d'entités : les clients, les serveurs, les relais et les interrogateurs (Requestor). Les clients sollicitent les serveurs pour obtenir des adresses IPv6 et/ou des paramètres de configuration du réseau. Ils communiquent directement avec les serveurs DHCPv6 lorsqu’ils se trouvent sur le même lien (au sens de la couche 2 du modèle OSI). Lorsque clients et serveurs ne se trouvent pas sur les mêmes liens, un ou plusieurs relais intermédiaires acheminent les requêtes des clients vers les serveurs . Réciproquement, ils relaient également les réponses des serveurs destinées aux clients. Les administrateurs utilisent les interrogateurs pour obtenir des informations relatives aux paramètres de configuration des clients de leurs serveurs DHCPv6. Enfin, il existe deux types de messages : ceux échangés entre clients et serveurs et ceux échangés, soit entre relais, soit entre relais et serveurs.

Communication en DHCPv6

DHCPv6 utilise le protocole de transport UDP. Les messages UDP sont encapsulés dans des datagrammes IPv6. Les numéros de ports d'écoute utilisés sont 546 pour le client et 547 pour les serveurs ou les relais.

Lorsque le client et le serveur sont sur le même lien, le serveur reçoit la requête du client sur son port 547. Lorsque le client n’est pas sur le même lien que le serveur, un relais reçoit la demande du client sur son port 547. Le relais réexpédie ensuite ce message vers le port 547 du relais suivant ou du serveur.

Le serveur DHCPv6 envoie ses réponses depuis son port 547. Il les envoie vers le port 546 du client si la remise directe est possible. Sinon, le serveur envoie sa réponse au premier relais du chemin de retour, sur le port 547.

En fonction des indications du serveur DHCPv6, les communications peuvent, au niveau IPv6, se faire en point à point ou en multidiffusion pour la découverte des serveurs DHCPv6. IPv6 s'appuie ensuite sur les fonctions de diffusion, générale ou sélective, du réseau physique sous-jacent pour assurer le transport effectif des messages vers leur destination. Lorsque le réseau n'est pas diffusant, il fait, par exemple, appel à un serveur de diffusion.

Les entités du protocole

Le protocole DHCPv6 utilise quatre entités pour fonctionner : le client, le serveur, le relais et l'interrogateur. L’utilisation de la quatrième entité, l'interrogateur, est facultative.

  • Le serveur DHCPv6 centralise les paramètres de configuration des équipements du réseau.
  • Le client DHCPv6 est une machine candidate à une connectivité globale IPv6. Il demande des informations de configuration du réseau à un serveur DHCPv6 pour activer cette connectivité. Il est en relation directe (c'est-à-dire qu'il est sur le même lien), soit avec un relais DHCPv6, soit avec le serveur DHCPv6. Il émet des messages DHCPv6 au serveur DHCPv6.
  • Les relais sont transparents,le client ignore l'existence des relais DHCPv6 et a l'impression de communiquer directement avec le serveur DHCPv6. Ce sont des équipements reliés à plusieurs liens. Ils interceptent le trafic des clients DHCPv6 pour l'acheminer vers les serveurs DHCPv6, lorsque ces derniers ne se trouvent pas sur le lien du client. Ils utilisent pour cela des options spécifiques des relais. Notez que ni les relais, ni le serveur ne modifient les messages du client. Les relais se contentent de les encapsuler dans une option de message de relais avant de les relayer vers le serveur.
  • Les interrogateurs (Requestors) [RFC 5007] sont des entités spécifiques. Les administrateurs les utilisent pour demander à un serveur DHCPv6 des informations relatives aux clients. Un administrateur peut ainsi obtenir des informations relatives au bail d’un client ou à la machine qui utilise une adresse à un instant donné, ou encore pour connaître les adresses allouées à un client donné. Nous ne détaillerons pas ici leur utilisation.

Gestion centralisée des ressources allouées

Le client, dans la configuration DHCPv6 "sans état" (stateless), a configuré ses adresses IPv6, soit de façon manuelle (fichier interface, intervention de l’administrateur), soit à partir d’informations extraites d’annonces de routeurs (auto-configuration "sans état"). Il a alors besoin, pour communiquer, d'informations supplémentaires telles que l'adresse IPv6 du serveur DNS.

Lorsque le serveur DHCPv6 transmet des informations statiques, ces dernières ne nécessitent pas de conserver un état. Elles ne font donc pas l’objet d’un enregistrement dans le fichier des baux du serveur DHCPv6.

Le serveur DHCPv6, dans la configuration "avec état" (stateful), alloue une ou plusieurs adresses IPv6 au client. Ces adresses font l’objet d’un contrat de location temporaire : un bail. Il consigne alors ce contrat de location dans un registre spécial enregistré dans une mémoire non volatile : le fichier des baux (lease file). Pour cette raison, ce type de configuration est dit "avec état".

Principe de l’allocation d’adresse IPv6 à un client en l’absence de relais

Un client DHCPv6 utilise le message DHCPv6 SOLICIT pour découvrir les serveurs configurés pour lui fournir des adresses IPv6 ou des paramètres de configuration du réseau. Comme a priori le client ignore l'adresse IPv6 du serveur, le client DHCPv6 envoie toujours ce message à l’adresse multicast FF02::1:2 qui identifie le groupe des serveurs et relais DHCPv6 (ALL_DHCP_Relay_Agents_And_Servers).

Les serveurs capables d’allouer des adresses au client répondent avec un message DHCPv6 ADVERTISE. Ils font une offre au client DHCPv6. Si plusieurs serveurs DHCPV6 sont disponibles, le client ne collecte leurs réponses que pendant un certain temps. Il sélectionne ensuite l'offre qui satisfait le mieux ses besoins. Il émet alors un message REQUEST destiné au serveur choisi. Il envoie ce message à l’adresse de diffusion sélective ALL_DHCP_Relay_Agents_And_Servers. Tous les serveurs qui ont répondu à la demande du client savent ainsi si leur offre a été retenue ou non. Le serveur dont l'offre à été retenue, et lui seul, retourne un message REPLY au client. La figure 1 résume les messages DHCPv6 échangés dans ce cas.

Figure 1 : Dialogue entre client et serveur DHCPv6 présents sur le même lien physique.

Recherche des serveurs DHCPv6 par le client : fonctionnement de la pile de communication

Le client DHCPv6 demande au serveur une adresse IPv6 et un certain nombre de paramètres de configuration du réseau. Il fabrique donc un message DHCPv6 SOLICIT. Il émet ensuite ce message DHCPv6 SOLICIT pour découvrir les serveurs DHCPv6 disponibles.

Il s’adresse localement au protocole UDP sur le port local du client DHCPv6 (546) pour expédier ce message vers le port UDP destination du serveur (547). Comme, à ce stade, le client DHCPv6 ignore l’adresse IPv6 du serveur, il fournit à UDP l’adresse IPv6 de multicast réservée au protocole DHCPv6 comme adresse IPv6 de destination.

UDP ne gère pas les adresses IPv6. Il transmet donc simplement l’adresse IPv6 de destination du message UDP à la couche IPv6.

IPv6 fabrique l’en-tête du datagramme qui transporte le message DHCPv6 encapsulé dans UDP. Si notre client n’a qu’une interface, celle-ci est associée à la route par défaut. Sinon, le client envoie le message depuis l'interface de réseau associée à la route par défaut. L'adresse IPv6 "source" utilisée dans le datagramme IPv6 est l'adresse locale au lien de cette interface.

Notez que l'administrateur du réseau définit l'interface de réseau à utiliser par défaut. Il peut effectuer cette configuration au niveau d'une image disque ou encore au niveau d'un fichier de configuration du client DHCPv6.

L’adresse de destination est une adresse de diffusion sélective. Elle n’est associée à aucune route spécifique. Le trafic destiné à ce groupe emprunte la route par défaut. L’adresse IPv6 "source" utilisée ici est donc l’adresse locale au lien de cette interface.

IPv6 demande ensuite à Ethernet d’expédier ce datagramme. L’adresse IPv6 de diffusion sélective de destination est ensuite associée à l’adresse Ethernet de diffusion sélective spécifique d’IPv6, (selon le mécanisme d'association d'une adresse IPv6 de multicast à une adresse MAC de multicast, tel qu'il est présenté dans l'activité 15 de la séquence 1). Ceci permet d’utiliser, au niveau d'Ethernet, la diffusion sélective et de ne pas recourir, sur le lien, à la diffusion générale ; ce qui dérangerait un nombre potentiellement considérable de machines sur un réseau IPv6.

Principe de l’allocation d’adresse IPv6 à un client en présence d’un relais DHCPv6

Lorsque le client se trouve sur un lien différent de celui du serveur DHCPv6, ce dernier ignore sur quel lien se trouve le client. Il ne peut alors allouer des adresses correspondant aux liens du client qu'à condition de pouvoir identifier ces liens, et donc d'identifier le (ou les) préfixe(s) à y utiliser.

Le routeur intermédiaire, entre le client et le serveur DHCPv6, doit supporter une fonction relais DHCPv6. Comme DHCPv6 est un nouveau protocole spécifique d’IPv6, il n’a pas de contrainte de compatibilité ascendante. C’est pourquoi le fonctionnement des relais DHCPv6 est différent de celui des relais DHCPv4.

L'activation de la fonction relais DHCPv6 sur le routeur le transforme en relais DHCPv6. Nous ferons un abus de langage en nommant ce routeur "relais DHCPv6" (nous l'avions déjà fait, mais sans le dire...). Notez que, pour un routeur Linux, par exemple, il suffit de configurer un processus relais DHCPv6 et d'activer ce processus pour que le relais soit opérationnel.

Un relais DHCPv6 qui reçoit un message DHCPv6 d’un client l'encapsule dans un message DHCPv6 RELAY-FORWARD. Le message du client est inclus dans l'option "message relayé" du message RELAY-FORWARD que le relais envoie ensuite au serveur DHCPV6, soit en utilisant l’adresse de diffusion sélective réservée, et dans ce cas aucune configuration n'est nécessaire, soit en utilisant l’adresse individuelle (unicast) du serveur DHCPv6. L'administrateur du réseau doit, bien entendu dans ce cas, adapter la configuration du serveur et des relais en fonction du type d’adresse, individuelle ou diffusion sélective, utilisé.

Lorsque le message DHCPv6 d’un client doit traverser plusieurs relais DHCPv6, chaque relais encapsule le message RELAY-FORWARD reçu du relais précédent dans l'option "message relayé" de son propre message RELAY-FORWARD.

Chaque relais traversé identifie (adresse globale ou locale au lien) dans son message RELAY-FORWARD, l’interface sur laquelle il a reçu le message du client ou du relais précédent et l’adresse locale au lien de l’interface par laquelle il réexpédie son message RELAY-FORWARD au serveur ou au relais suivant.

Notez que le message du client est recopié dans l'option "message relayé" du message RELAY-FORWARD du premier relais DHCPv6 traversé. Si le message traverse plusieurs relais, l'option "message relayé" du relais courant contient le message RELAY-FORWARD du relais précédent.

Lorsque le serveur DHCPv6 reçoit le message RELAY-FORWARD du dernier relais DHCPv6, l'en-tête de ce message contient l'adresse IPv6 du dernier relais. Il saura donc où envoyer son message RELAY-REPLY.

Chaque relais intermédiaire procède de la sorte en extrayant le message RELAY-REPLY du relais précédent de l’option "message relayé" du message RELAY-REPLY reçu.

Le chemin inverse n’est par conséquent pas difficile à construire. Le protocole DHCPv6 peut ainsi faire parvenir la réponse du serveur au client.

Figure 2 : Dialogue entre client et serveur DHCPv6 non présents sur le même lien physique.

Après la phase d'acquisition de l'adresse IPv6, le client DHCPv6 vérifie que l'adresse IPv6 allouée n'est pas déjà en service (DAD : détection d'adresse dupliquée). Il configure alors ses interfaces de réseau, et l'utilisateur qui travaille sur le client DHCPv6 peut accéder au réseau.

Le processus DHCPv6 client devient alors inactif jusqu'à ce que l'utilisateur qui travaille sur le client DHCPv6 ferme sa session et arrête le client. Il se réactive alors pour libérer (release) l'adresse IPv6 allouée.

Libération de l'adresse IPv6 par un client DHCPv6

Le processus d'arrêt normal du client DHCPv6, par échange des messages RELEASE / REPLY inclut la libération de l'adresse IPv6 allouée par le serveur.

La figure 3 ci-dessous présente la libération de l'adresse IPv6 en l'absence de relais :

Figure 3 : Libération d'une adresse IPv6 obtenue directement d'un serveur DHCPv6.

La figure 4 ci-dessous présente la libération de l'adresse IPv6 en présence d'un relais :

Figure 4 : Libération d'une adresse IPv6 obtenue via un relais DHCPv6.

Fonctions des messages du protocole DHCPv6

Cette partie introduit les messages du protocole DHCPv6. Ce protocole distingue deux types de messages : d’une part, les messages échangés entre client et serveur, et d’autre part, les messages échangés entre serveur et relais. Nous les présentons successivement dans cet ordre.

En général, les messages échangés transportent des identificateurs de transactions et des associations d'identités. Les serveurs DHCPv6 utilisent les identificateurs de transactions pour associer leurs réponses aux demandes correspondantes des clients. L'identificateur de transaction change pour chaque transaction et est globalement unique pour une transaction donnée. Mais les messages associés à une transaction se distinguent notamment par le champ Type de l'en-tête DHCPv6.

Les associations d'identités permettent aux serveurs et aux clients de s'identifier mutuellement. Elles identifient également les interfaces de réseau concernées par les demandes de paramètres de configuration du réseau des clients ou par les réponses des serveurs. Elles sont également transmises dans des options du protocole DHCPv6.

Messages échangés entre client et serveur

Un client utilise le message SOLICIT (champ Type = 1) pour localiser les serveurs configurés pour allouer des adresses et/ou des paramètres de configuration du réseau.

Un serveur configuré pour fournir des adresses ou des paramètres de configuration du réseau aux clients annonce sa disponibilité au client DHCPv6 à l'aide d'un message ADVERTISE (champ Type = 2).

Un client utilise ensuite le message REQUEST (champ Type = 3) pour demander des adresses et/ou des paramètres de configuration au serveur DHCPv6 choisi. Une option options demandées contient la liste des paramètres de configuration qu’il demande.

Un serveur utilise le message REPLY (champ Type = 7) pour répondre à un message SOLICIT ou REQUEST reçu d’un client DCHPv6.

Messages de gestion des ressources allouées

Un client utilise le message CONFIRM (champ Type = 4) pour indiquer au serveur qui lui a alloué adresses et paramètres de configuration du réseau et que ces paramètres sont adaptés au lien auquel il est raccordé.

Un client utilise le message RENEW (champ Type = 5) pour prolonger le bail de location des adresses et actualiser des paramètres de configuration auprès du serveur qui les lui a alloués. Le client utilise ce message à la demande explicite du serveur.

Un client utilise le message REBIND (champ Type = 6) pour obtenir un bail de location des adresses et actualiser des paramètres de configuration auprès de tout serveur DHCPV6, si le serveur DHCPv6 auquel il s'est adressé pour renouveler le bail de ses adresses et ses paramètres de configuration du réseau ne répond pas à son message RENEW.

Un serveur utilise le message REPLY (champ Type = 7) pour répondre à un message RENEW ou REBIND reçu d’un client.

Un client utilise le message RELEASE (champ Type = 8) pour indiquer au serveur DHCPv6 qu'il libère des adresses IPv6.

Un client utilise le message DECLINE (champ Type = 9) pour signaler au serveur qu’une ou des adresses allouées par le serveur sont déjà utilisées sur le lien du client. La DAD (détection d'adresses dupliquées) d'IPv6 peut, par exemple, fournir cette information.

Notez que la détection d’adresses dupliquées incombe toujours au client DHCPv6. En effet, le serveur DHCPv6 ne peut effectuer la DAD que lorsqu’il se trouve sur le même réseau que son client, ce qui n’est pas toujours le cas. Or, la DAD n’est possible que sur un lien auquel on est connecté.

Un serveur utilise le message RECONFIGURE (champ Type = 10) pour signaler au client qu'il a de nouveaux paramètres de configuration du réseau ou les a actualisés. Ce message précise en particulier si le client doit utiliser le message RENEW ou REBIND.

Un client utilise le message INFORMATION-REQUEST (champ Type = 11) pour demander au serveur des paramètres de configuration du réseau, sans demander d’adresse.

Messages échangés entre relais et serveur

Un relais DHCPv6 utilise le message RELAY-FORWARD (champ Type = 12) pour relayer des messages DHCPv6 vers un serveur DHCPv6. Le message relayé est soit le message DHCPv6 du client, soit le message RELAY-FORWARD du relais précédent (sur le chemin reliant le client au serveur DHCPv6). Un relais DHCPv6 ne modifie jamais le message d'un client.

Le message du client DHCPv6 est relayé, sans être modifié, dans une option message relayé du message RELAY-FORWARD du premier relais rencontré sur le chemin reliant le client au serveur DHCPv6.

Un serveur DHCPv6 utilise le message RELAY-REPLY (champ Type = 13) pour envoyer un message à un client, via un relais.

Chaque relais qui reçoit un message RELAY-REPLY extrait le message contenu dans l'option "message relayé" et le réexpédie vers le client. Seul le contenu de l'option "message relayé" est donc transmis vers le client.

Le dernier relais extrait le message REPLY destiné au client et contenu dans l'option "message relayé" de ce message RELAY-REPLY pour le lui remettre. Ici encore, le message du client reste inchangé.

Tableau récapitulatif des messages DHCPv6

Le tableau ci-dessous résume le nom, le type, l'émetteur et la fonction des messages DHCPv6 échangés entre client et serveur.

Message DHCPv6
Type Emetteur Fonction
SOLICIT 1 Client Localiser les serveurs configurés pour fournir des adresses ou des paramètres de configuration .
ADVERTISE 2 Serveur Annoncer la disponibilité du serveur DHCPv6.
REQUEST 3 Client Demander des adresses et/ou des paramètres de configuration au serveur choisi.
CONFIRM 4 Client Indiquer au serveur qui a alloué adresses et paramètres de configuration que ces paramètres sont adaptés au lien auquel le client est raccordé.
RENEW 5 Client Prolonger le bail de location des adresses et actualiser des paramètres de configuration auprès du serveur qui les a alloués.
REBIND 6 Client Obtenir un bail de location des adresses et actualiser des paramètres de configuration auprès de tout serveur en cas de non réponse au message RENEW.
REPLY 7 Serveur Répondre à un message SOLICIT, REQUEST, REBIND, RELEASE reçu d'un client.
RELEASE 8 Client Indiquer au serveur que le client n'’utilise plus des adresses IPv6.
DECLINE 9 Client Signaler au serveur qu'’une ou des adresses allouées par le serveur sont déjà utilisées sur le lien du client.
RECONFIGURE 10 Serveur Signaler au client que le serveur a de nouveaux paramètres ou les a actualisés.
INFORMATION-REQUEST 11 Client Demander des paramètres de configuration au serveur, sans demander d'adresse.
RELAY-FORWARD 12 Relais Relayer des messages vers un serveur DHCPv6. Le message relayé (celui du client DHCPv6 ou du relais précédent ) est placé dans une option de ce message RELAY-FORW.
RELAY-REPLY 13 Serveur Envoyer, depuis un serveur, un message à un client via un relais . Le relais extrait le message destiné au client ou au relais suivant contenu dans l'option "message relayé" de ce message pour le lui remettre.

Extension du protocole DHCPv6 [RFC 6422]

Notez qu'un mécanisme d'option de relais spécifique permet qu'un relais DHCPv6 communique des paramètres de configuration susceptibles d'intéresser un client DHCPv6 et dont il a connaissance, au serveur DHCPv6.

Le serveur DHCPv6 peut ensuite décider ou non, en fonction de la politique définie par l'administrateur du réseau, de communiquer au client tout ou partie des paramètres de configuration du réseau spécifiques issus du relais.

Structure des messages DHCPv6

Le document RFC 3315 décrit l'ensemble des éléments du protocole DHCPv6. A l'instar de nombreux protocoles de l'Internet, le protocole d'échange d'informations est découplé de l'information elle-même. La nature des informations échangées peut donc changer et évoluer rapidement, sans impacter les mécanismes de cet échange. Cette séparation assure la stabilité et l'extensibilité du protocole.

La structure des unités de données du protocole reprend ce découpage : un en-tête de taille fixe pour les informations du protocole lui-même et une charge utile transportée dans des champs d'option pour les informations applicatives.

Pour étendre le protocole, il suffit de définir de nouvelles options et de concevoir leur traitement, en émission et en réception. Les options utilisables par DHCPv6 sont référencées dans un registre maintenu par l'IANA[1]. Dans la terminologie DHCPv6, le terme message désigne une unité de données du protocole DHCPv6. Chaque type de message DHCPv6 (client-serveur ou relais-serveur) a un format d'en-tête identique. De ce point de vue, DHCPv6 reprend les principes de simplification du processus de développement du protocole qui ont guidé la conception du format du segment TCP : un seul format pour l'ensemble des fonctions de TCP.

Structure des messages émis par les serveurs et clients DHCPv6

La structure générale des messages échangés entre client et serveur DHCPv6 est la suivante : un champ type Type-msg, un champ identificateur de transaction ID-transaction, et une liste variable d’options, Option list (voir la figure 5).

Figure 5 : Format des messages échangés entre clients et serveurs DHCPv6.

Type-msg : le champ type de message identifie la nature du message DHCPv6. Il est codé sur un octet.

Id-transaction : l'identificateur de transaction identifie un échange (question/réponse). Il est spécifique aux messages participant à une transaction, et est globalement unique. Il permet d'associer les réponses aux requêtes correspondantes. En effet la couche transport UDP ne garantit pas le sequencement des réponses, lorsque plusieus requêtes successives ont été émises à destination d'un serveur. Il est codé sur 3 octets.

Option list : la liste des options du message est de taille variable. Elle correspond à une succession d'options rangées séquentiellement, selon la sémantique du message, et uniquement alignées sur des frontières d'octets. Il n'y a pas de bourrage entre deux options consécutives. Elles transportent, soit les adresses IPv6, soit les paramètres de configuration du réseau (hors adresse IPv6) nécessaires au fonctionnement du réseau.

Pour en savoir plus sur les options, reportez-vous à l’annexe 1 Options du protocole DHCPv6 de cette activité.

Structure des messages échangés entre relais et serveur DHCPv6

La figure 6 présente la structure des messages échangés entre relais et serveur.

Figure 6 : Format des messages échangés entre relais et serveurs DHVPv6.

Les messages utilisés pour la communication entre serveur et relais sont différents des messages utilisés pour la communication entre client et serveur. Un message RELAY-FORWARD transite d'un relais vers un serveur. Un message RELAY-REPLY transite du serveur vers le client.

Type-msg : le type du message identifie le type du message DHCPv6.

Hop-count : le nombre de sauts identifie, soit le nombre de relais déjà traversés pour atteindre le serveur, soit le nombre de relais restant à traverser pour atteindre le client.

Link-address : l'adresse de lien, est une adresse unicast (globale ou locale) qui sera utilisée par le serveur pour identifier le lien sur lequel est localisé le client. C'est l'adresse unicast (globale ou locale) du relais du coté du client.

Peer-address : l'adresse du pair est l'adresse du client ou du relais depuis laquelle le message à relayer a été reçu (elle est extraite de l'adresse source du paquet du message reçu). Elle permet d'identifier l'interface du relais derrière laquelle se trouve le client, (elle sera utilisée comme adresse de destination du paquet contenant le message RELAY-REPLY).

Ainsi, même en présence de plusieurs relais DHCPv6, le serveur sait auquel des relais s'adresser pour répondre à un client donné. Chacun des relais, lorsqu'il faut en traverser plusieurs pour atteindre le client, sait à qui transmettre le message RELAY-REPLY reçu. Le champ Peer-address de ce message contient l'adresse locale au lien du relais suivant ou, pour le dernier relais, l'adresse locale au lien du client. Le dernier relais peut donc envoyer au client la réponse du serveur.

Message DHCPv6 RELAY-FORWARD

Type-msg : le champ type de ce message vaut 12.

Hop-count : le nombre de sauts indique le nombre de relais traversés par ce message pour atteindre le serveur.

Link-address : l'adresse de lien, est une adresse unicast (globale ou locale) qui sera utilisée par le serveur pour identifier le lien sur lequel est localisé le client. C'est l'adresse unicast (globale ou locale) du relais du coté du client.

Peer-address : l'adresse du pair est l'adresse du client ou du relais depuis laquelle le message à relayer a été reçu (elle est extraite de l'adresse source du paquet du message reçu). Elle permet d'identifier l'interface du relais derrière laquelle se trouve le client, (elle sera utilisée comme adresse de destination du paquet contenant le message RELAY-REPLY).

Option list : la liste d’options de ce message contient obligatoirement une option de message relayé (Relay Message Option) et éventuellement d’autres options ajoutées par le relais.

Notez qu'en aucun cas le relais ne modifie le message DHCPv6 du client.

Message DHCPv6 RELAY-REPLY

Le serveur envoie ce message au premier relais sur le chemin du retour vers le client demandeur.

Type-msg : le champ type de ce message vaut 13.

Hop-count : le nombre de sauts indique le nombre de relais que ce message traversera pour atteindre le client.

Link-address et Peer-address : les adresses du lien et du pair sont recopiées à partir du message RELAY-FORWARD précédent.

Option list : la liste d’options doit obligatoirement contenir une option de message relayé (Relay Message option). Cette option transporte la réponse du serveur DHCPv6 destinée au client DHCPv6.

Types de DUID : DHCPv6 Unique IDentifier

Afin de connaître l'état des ressources gérées (représentées par les paramètres de configuration), le serveur DHCP gère une liste d'associations entre le paramètre attribué et le client. Comme l'adresse unicast du client est une ressource sous le contrôle du serveur, celle-ci ne peut pas être utilisée pour identifier un client. Le serveur référence donc le client par un identifiant unique à usage exclusif de DHCP : le DUID (DHCP Unique Identifier).

Chaque station génère son identifiant. Cet identifiant doit être permanent et avoir une grande durée de vie. Une station peut, par exemple, et à un instant donné, générer un DUID à partir de l'adresse MAC d'une de ses cartes réseau. Elle le conservera alors comme identifiant, même en cas de remplacement ultérieur de cette carte réseau.

Les clients utilisent les DUID pour identifier les serveurs quand ils en ont besoin ; par exemple, pour mémoriser l'identité du serveur qui leur a alloué des adresses IPv6 et/ou des paramètres de configuration du réseau. Le contenu des DUID n’est pas interprété, mais uniquement utilisé pour des comparaisons ou pour vérifier l'identité du correspondant. Le DUID concerne la machine (client ou serveur) et non une de ses interfaces.

Le RFC 3315 définit 3 types d’identificateurs unique DHCPv6 (DUID). Les DUID peuvent, donc, être générés selon 3 méthodes, repérés par le champ type de DUID dont les valeurs respectives sont :

  • 1 : DUID-LLT (Link-Layer address plus Time) resultant de la combinaison d'une adresse physique et d'une horodate ;
  • 2 : DUID-EN (Vendor-assigned unique ID based on Enterprise Number) dérivé d'un numéro de constructeur ou d'un numéro unique affecté par un constructeur ;
  • 3 : DUID-LL (Link-Layer address) dérivé de l'adresse MAC d'une interface de réseau.

Le type de DUID est codé sur 2 octets. Un nombre variable d’octets suit, et constitue l’identificateur. La longueur maximale d’un identificateur est 128 octets.

Le DUID est lui-même une structure de données qui, selon le mode de construction, contient des types de valeurs différents (la structure détaillée des différents type de DUID est présentée en annexe 3 de cette sequence).

Association d'identités

Une association d’identités IA (Identity Association) permet qu’un serveur ou un client identifie, groupe ou gère un ensemble d’adresses IPv6 associées. Chaque association se compose d’un identificateur d’association et des informations de configuration associées. Ces informations sont enregistrées dans des options de l'association.

Un client associe au moins une association d’identités, IA, à chacune des interfaces de réseau pour laquelle il requiert une adresse IPv6.

Cette IA reste affectée en permanence à l'interface. Elle simplifie le format des messages DHCPv6, la gestion de la durée de vie des adresses IPv6 ou encore la renumérotation du réseau IPv6.

Les informations de configuration correspondent à une ou plusieurs adresses IPv6 et à leurs temporisations associées, T1 et T2, où :

  • T1 représente la durée de vie de l‘adresse dans l’état préféré ;
  • T2 représente la durée de validité de l’adresse IPv6.

Un serveur DHCPv6 peut allouer deux types d'adresses IPv6 :

  • des adresses non temporaires ;
  • des adresses temporaires.

Allocation des adresses non temporaires

Le serveur choisit les adresses d’un client en fonction du lien du client, du DUID du client, des options fournies par le client, et des informations fournies par le relais DHCPv6.

Les adresses allouées font l'objet d'une écriture dans le fichier des baux.

Allocation des adresses temporaires

DHCPv6 gère les adresses temporaires comme les adresses non temporaires : une association d’identités pour adresse temporaire ne contient au plus qu’une seule adresse temporaire. Ici encore, l'allocation d'adresse fait l'objet d'une écriture dans le fichier des baux.

Le serveur DHCPv6, s'il est configuré pour cela, effectue des mises à jour dynamiques sécurisées du service de noms de domaines.

Options du protcole DHCPv6

Chaque option est codée en format TLV : type, longueur, valeur ; à savoir :

  • le type de l'option : Un champ type d'option identifie chaque option d'un paquet DHCPv6. Il permet l'interprétation des données transportées. Certaines options peuvent en contenir d'autres ou être structurées en plusieurs champs (voir Annexe 1 : options du protocole DHCPv6) ;
  • la longueur, en octets, du champ valeur du paramètre qui suit ;
  • le champ valeur du paramètre de configuration.

Le champ type d'option est toujours codé sur 2 octets. Le champ longueur est codé sur 2 octets. Il est toujours présent, même en l'absence de valeur ou pour une information de longueur fixe. Il exclut le champ type de l'option.

Le tableau qui suit présente les options du protocole DHCPv6, leur code et leur définition. L’annexe 1 présente leur structure.

Options de DHCPv6
Désignation Code Définition
OPTION_CLIENTID 1 Identification du client
OPTION_SERVERID 2 Identification du serveur
OPTION_IA_NA 3 Association d’identités pour les options d’adresse non temporaire
OPTION_IA_TA 4 Association d’identités pour les options d’adresse temporaire
OPTION_IAADDR 5 Adresse associée à IA_NA ou IA_TA
OPTION_ORO 6 Identifie une liste d’options dans les messages échangés entre un client
OPTION_PREFERENCE 7 Annonce au client la priorité du serveur DHCPv6 et comment gérer cette priorité.
OPTION_ELAPSED_TIME 8 Temps écoulé depuis le démarrage d'un échange pour la machine qui tente d’achever sa configuration.
OPTION_RELAY_MSG 9 Transporte un message DHCPv6 relayé dans des messages relay-forw ou relay-repl
OPTION_AUTH 11 Transporte les informations d’authentification de l’identité et du contenu des messages DHCPv6.
OPTION_UNICAST 12 Permet au serveur d'indiquer au client qu’il peut utiliser l’adresse individuelle (unicast) du serveur pour échanger avec lui.
OPTION_STATUS_CODE 13 Indique le statut du message DHCPv6 qui transporte cette option.
OPTION_RAPID_COMMIT 14 Permet, dans un message SOLICIT, à un client, de demander ce mode de fonctionnement pour réaliser des échanges en deux temps au lieu de quatre. Le serveur doit inclure cette option dans la réponse correspondante (Solicit reply).
OPTION_USER_CLASS 15 Définit la classe d’utilisateur associée à un utilisateur ou à une application.
OPTION_VENDOR_CLASS 16 Identifie le constructeur du matériel utilisé par le client.
OPTION_VENDOR_OPTS 17 Permet que le client et le serveur échangent des informations spécifiques d’un constructeur.
OPTION_INTERFACE_ID 18 Identifie l’interface de réception du message du client DHCPv6.
OPTION_RECONF_MSG 19 Indique, dans un message reconfiguration, si le client doit répondre par un message renew ou information-request.
OPTION_RECONF_ACCEPT 20 Indique à un serveur si le client accepte ou refuse les messages reconfigure ou annonce à un client qu'il peut ou non accepter les messages reconfigure.

Délégation de préfixe à états

La délégation de préfixe à états fait intervenir deux routeurs : un routeur délégataire et un routeur demandeur. Le routeur délégataire alloue les préfixes. Le routeur demandeur demande un ou plusieurs préfixes au routeur délégataire.

La délégation de préfixe à états utilise le protocole DHCPv6 pour déléguer les préfixes. Elle définit deux options : une association d'identités pour l'allocation de préfixes (IA_PD) et une option de préfixe d'association d'identités pour la délégation de préfixes (IA_PD Prefix). Le routeur demandeur émet ses demandes sur l'interface qui donne accès au routeur délégataire.

Le routeur délégataire répond sur l'interface qui donne accès au routeur demandeur. Lorsque ces deux routeurs ne se trouvent pas sur le même réseau, des relais DHCPv6 interviennent, comme dans le cas de l'allocation d'adresses. Leur fonctionnement est inchangé.

La délégation de préfixe à états se fait sans relais lorsque les routeurs délégataire et demandeur sont sur le même lien.

Les options de délégation de préfixe permettent au routeur délégataire de déléguer la gestion d'un ou plusieurs préfixes à un routeur demandeur.

L'association d'identités pour l'allocation de préfixes associe notamment les DUID des routeurs demandeur et délégataire, et les préfixes alloués. L'option de préfixe d'association d'identités pour la délégation de préfixe transporte un préfixe qu'un routeur délégataire a délégué à un routeur demandeur. Cette option peut apparaître plusieurs fois dans une association d'identités (IA_PD).

Notez que la délégation de préfixe à états est indépendante de l'allocation des adresses IPv6.

Applications de la délégation de préfixe

La délégation de préfixe convient pour des situations où le routeur délégataire ignore la topologie du réseau auquel le routeur demandeur donne accès et n'a pas d'autre information à connaître que l'identité du routeur demandeur pour allouer le préfixe. C'est, par exemple, le cas du routeur d'un FAI (Fournisseur d'Accès à Internet) qui alloue un préfixe au routeur d'accès d'un client (CPE : Customer Premise Equipment, familièrement dénommé box) reliant un réseau interne au réseau du FAI. La figure 7 présente un exemple où la délégation de préfixe à états est possible.

Figure 7 : Exemple de délégation de préfixe à états.

La délégation de préfixe facilite également la renumérotation. Elle permet, par exemple, d'allouer le préfixe qui servira à générer les nouvelles adresses IPv6. Les préfixes sont censés avoir une grande durée de vie. En cas de renumérotation, la cohabitation pendant un certain temps de l'ancien et du nouveau préfixe est fort probable. C'est, par exemple le cas pour la renumérotation passive présentée ci-dessous.

Renumérotation des réseaux

La renummérotation peut se faire de deux façons : passive ou active.

Renumérotation passive

Dans la renumérotation passive, chaque machine du réseau dispose de deux adresses IPv6 : une ancienne et une nouvelle. L'ancienne adresse est utilisée par les communications en cours. Ces communications sont préservées aussi longtemps que nécessaire (RENEW). Par contre, les nouvelles communications sont établies à l'aide de la nouvelle adresse. La renumérotation est terminée lorsque la dernière machine du réseau cesse d'utiliser son ancienne adresse.

Renumérotation active

Dans la renumérotation active, chaque machine, comme dans le cas précédent, dispose d'une ancienne adresse et d'une nouvelle.

Le serveur DHCPv6 force les clients à cesser d'utiliser leur ancienne adresse à une date donnée. Le serveur réduit la durée de vie des anciennes adresses en fonction de la date d'échéance cible.

Lorsque la date d'échéance arrive, aucune utilisation d'ancienne adresse n'est possible. Toutes les communications utilisant les anciennes adresses sont coupées. Elles sont, en cas de besoin, rétablies en utilisant les nouvelles adresses.

Ici encore, la délégation de préfixe à états peut faciliter les choses en permettant que les machines auto-configurent leurs nouvelles adresses.

Notez que l'utilisation du préfixe alloué sur le routeur demandeur est impossible sur le lien donnant accès au routeur délégataire. Ceci empêche par conséquent l'agrégation des routes d'accès au routeur demandeur et d'accès au réseau qu'il dessert.

Deux autres options [RFC 6603], permettent d'exclure un seul préfixe pour l'affecter au lien qui, sur le routeur demandeur, donne accès au routeur délégataire.

Certains réseaux mobiles doivent pouvoir agréger les routes (vers le routeur demandeur et le réseau interne). Dans ce cas, le routeur demandeur doit utiliser le préfixe du réseau interne de l'interface qui le relie au routeur délégataire. Il utilise alors deux des options du RFC 6603. (l'annexe 4 presente la structure de l'option d'association d'identités pour la délégation de préfixes (RFC 3633, RFC 7550)).

Principe de l'allocation

Le routeur demandeur se comporte comme un client DHCPv6. Il émet un message SOLICIT contenant une association d'identités pour l'allocation de préfixes à états, IA_PD. Le routeur délégataire se comporte comme un serveur DHCPV6. Il alloue les préfixes en fonction de l'identité du routeur demandeur et des options de préfixe indiquées (voir la figure 8).

Figure 8 : Allocation de préfixe par un routeur délégataire.

Principe de l'allocation de préfixe à états avec relais

Le relais encapsule le message SOLICIT du client dans l'option "message relayé" de son message RELAY-FORWARD. Il achemine ensuite ce message vers le serveur.

Le serveur renvoie son message RELAY-REPLY au relais.

Le relais extrait le message ADVERTISE de l'option "message relayé" du message RELAY-REPLY du serveur. Il le transmet ensuite au client. Il identifie l'interface d'accès au client grâce à l'adresse du lien incluse dans le champ Peer-Address de l'en-tête du message RELAY-REPLY (voir la figure 9).

Figure 9 : Allocation de préfixe par un routeur délégataire en présence d'un relais.

Conclusion

DHCPv6 est un protocole de niveau application. Il utilise le protocole de transport UDP et fonctionne en mode client-serveur. Les messages échangés transportent l'identité de l'émetteur (DUID), celle du récepteur, ou les deux, en fonction du sens de transmission du message et de l'avancement de l'échange.

Ce protocole permet qu'un administrateur centralise et gère simplement les paramètres de configuration du réseau, répercute les changements de configuration à l'initiative du serveur DHCPv6 (renumérotation active), ou au contraire, laisse aux clients la possibilité de les prendre en compte lorsqu'ils le souhaitent (renumérotation passive).

Il fonctionne sans relais lorsque le client et le serveur se trouvent sur le même lien. Il fait intervenir des relais lorsque client et serveur sont sur des liens distincts.

Les relais utilisent des messages spécifiques pour communiquer avec les serveurs DHCPv6. Ils encapsulent les messages relayés dans une option de "message relayé". Ainsi, les messages des clients, ceux des serveurs, ou ceux des relais, ne sont jamais modifiés.

Lorsque les relais disposent d’informations locales, des options spécifiques des messages RELAY-FORWARD leur permettent de les communiquer aux serveurs DHCPv6. Les serveurs DHCPv6, en fonction de leur configuration par l’administrateur du réseau, peuvent alors communiquer tout ou partie de ces informations à leurs clients.

Tous les paramètres de configuration du réseau sont transportés dans des options des messages, ce qui fait de DHCPv6 un protocole extensible. Pour étendre le protocole, il suffit d’y ajouter de nouvelles options. Ainsi initialement, ni la délégation de préfixe, ni l'exclusion de préfixe n'existaient. Il a suffi de définir deux options supplémentaires et leur gestion en émission et en réception pour ajouter cette nouvelle fonctionnalité dans DHCPv6. Ceci a impliqué des modifications [RFC 7550] pour clarifier ou préciser la spécification RFC 3315 de DHCPv6 et entraînera prochainement la publication d'une nouvelle version de la spécification du protocole DHCPv6.

Références bibliographiques

  1. IANA. Protocol Registries Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6)

Pour aller plus loin

RFC et leur analyse par S. Bortzmeyer :

  • RFC 3315 Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6) Analyse
  • RFC 3633 IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6 Analyse
  • RFC 5007 DHCPv6 Leasequery
  • RFC 6422 Relay-Supplied DHCP Options
  • RFC 6603 Prefix Exclude Option for DHCPv6-based Prefix Delegation
  • RFC 7550 Issues and Recommendations with Multiple Stateful DHCPv6 Options
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