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Introduction
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Le passage à IPv6 dans un réseau doit se faire avec comme  cahier des charges:
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__NOTOC__
  
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- Déployer IPv6 sans casser ou perturber ce qui fonctionne en IPv4. IPv6 s'ajoute à l'existant mais ne remplace pas l'existant. Le déploiement d'IPv6 est un processus  progressif.
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= Activité 42 : Établir la connectivité en IPv6 =
  
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- Transparent à l'utilisation. Autrement dit, le déploiement d'IPv6 doit  être complètement indolore à l'utilisateur.
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==Problématique==
  
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- Viser des améliorations en terme de simplicité, de gestion et de performance du réseau ou, au pire, que cette dernière soit équivalente à celle obtenue en IPv4. On doit même voir un meilleur fonctionnement du réseau ce qui doit constituer une certaine forme d'encouragement au passage à IPv6.
 
  
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- Maintenir la connectivité avec l'Internet IPv4. IPv6 est une évolution de l'Internet et ne doit pas être vue comme un moyen de faire un Internet parallèle.
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Lorsque deux réseaux IPv6 doivent s'interconnecter. La bonne solution est de le faire en IPv6 par un lien reliant les routeurs IPv6.
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Mais cela n'est pas toujours possible.  
  
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Relier les 2 réseaux nécessite, alors d'utiliser le réseau IPv4 qui les sépare.  Dans cette situation, un lien virtuel est établi. On parle alors de tunnel.
  
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On distingue 2 types de tunnels: les tunnels configurés et les tunnels automatiques. Nous allons voir,  de plus près, la mise en oeuvre de ces tunnels.
  
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Technique de la double pile
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==Principe du tunnel IPv6 sur IPv4==
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Le premier mécanisme recommandé de coexistence repose sur la technique dite de la double pile.
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Cette technique consiste à configurer à la fois la pile protocolaire IPv4 et la pile protocolaire IPv6 au sein d'un même noeud.
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[[image:V42-2.png|400px|thumb|center|]]
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Ainsi le noeud est capable de communiquer dans les 2 versions du protocole IP.
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Il est en quelque sorte bilingue. Il parle le langage de son correspondant :
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- Lorsque l'adresse IP du correspondant appartient à l'espace d'adressage IPv4, la communication s'effectue avec des paquets IPv4.
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- Et quand l'adresse IP du correspondant appartient à l'espace d'adressage IPv6, la communication s'effectue en utilisant IPv6.
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Dans le cas d'un routeur, il y a une table de routage pour chaque version du protocole. Le routeur est ainsi capable de relayer à la fois les paquets IPv6 et IPv4. De cette façon, IPv4 et IPv6 co-existe sur la même infrastructure. Autrement dit IPv6 n'a pas besoin d'une infrastructure dédiée.
 
  
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Nous avons ici 2 réseaux IPv6 interconnectés par un réseau IPv4 au moyen d'un tunnel.
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La source IPv6 envoie un paquet IPv6 à la destination.
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Le paquet va arriver à un noeud de bordure du réseau IPv6.
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Pour traverser le réseau IPv4, un tunnel doit être emprunté.
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Pour se faire, le noeud de bordure, que l'on appellera par la suite tunnelier, va encapsuler le paquet IPv6 dans un paquet IPv4.
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Cette opération consiste à mettre le paquet IPv6 dans la partie donnée du paquet IPv4.
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Ensuite le tunnelier émet le paquet qui sera reçu à l'autre extrémité du tunnel, par un tunnelier lui aussi.
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Ce dernier désencapsule le paquet IPv6 du paquet IPv4.
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Le paquet continue ensuite sa route pour rejoindre sa destination.
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Nous pouvons remarquer que les tunneliers sont des noeuds en double pile.
  
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Un tunnelier est un noeud avec 2 interfaces réseau.  Chaque interface réseau est configurée avec une adresse IPv6.
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La particularité du tunnelier c'est que l'interface au réseau IPv4 est une interface logique.
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Cette interface est créée.  Cette interface matérialise l'extrémité du tunnel. 
  
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Etude et préparation
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Dans l'exemple précédent, les tunneliers jouaient un rôle de routeur. Le schéma  montre dans ce cas, la réception d'un paquet en IPv6 natif et son émission dans le tunnel.
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Déployer IPv6 dans un réseau, c'est plus qu'un changement de tuyau :
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==Tunnel configuré==
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- Cela touche tout le système d'information. On ne passe pas d'IPv4 à IPv6 comme on change de version pour un logiciel.  Il faut mettre à jour tout le réseau et les applications.
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Cette migration doit se faire avec méthode et selon un mode projet en suivant des étapes planifiées.
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La première étape commence par une étude et un inventaire du réseau afin d'identifier les points qui vont poser problème. Il n'est pas question de changer tous les équipements. Il faut donc identifier  ceux qui disposent d'IPv6.
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La vérification de la disponibilité d'IPv6 peut être aussi simple que vérifier qu'une interface réseau possède l'adresse auto-configurée de portée locale au lien.
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Pour illustrer la configuration d'un tunnel, nous montrons le cas d'un tunnel reliant un hôte, avec un routeur.
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La configuration du tunnel sur l'hôte consiste:
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* à créer l'interface réseau logique au dessus d'IPv4 en indiquant les adresse IPv4 à chaque extrémité
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* puis à configurer cette interface avec l'adresse IPv6.
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* en enfin  il reste à ajouter la route par défaut qui passe par le routeur IPv6.
  
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Cependant l'adresse de portée locale au lien n'est pas suffisante. Pour des communications indirectes, il faut une adresse routable. Pour cela, il faut  constituée une adresse à partir d'un préfixe public dit GUA. Le préfixe GUA est indispensable si le réseau est destiné à être interconnecté à l'Internet.  
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Soulignons que le tunnel est identifié par un préfixe réseau IPv6 qui lui est propre.
  
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Dans le détail, le préfixe pour la partie public est donné par un FAI ou par un registre Internet régional (RIR) comme RIPE pour l’Europe.
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==Tunnel automatique==
  
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Ensuite il reste à définir  le plan d'adressage de sous-réseau à l’aide de la partie SID.  Le préfixe public complété par le préfixe local va constituer un préfixe de 64 bits.
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C'est en combinant ce préfixe sur 64 bits et un identifiant sur 64 bits qu'une adresse IPv6 unicast est composée.
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Un tunnel configuré se crée par anticipation, à savoir, avant de traiter le trafic utilisateur.
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Un tunnel peut aussi se créer dynamiquement c'est à dire  à réception d'un paquet IPv6.
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Pour cela, il faut que les adresses IPv4 des tunneliers soient dans les adresses IPv6. C'est le principe retenu par les techniques de tunnel automatique.
  
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Pour illustrer ce principe, prenons un préfixe IPv6 spécifique, qui avec l'adresse IPv4 publique du tunnelier va servir à créer un préfixe réseau IPv6 unique.
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N'oublions pas que l'adresse IPv4 du tunnelier est elle-même unique.
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A partir de ce préfixe IPv6 embarquant une adresse IPv4, une adresse IPv6 peut être constituée, et allouée au tunnelier.
  
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Déploiement des équipements
 
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Une fois le plan d'adressage fini, il reste à distribuer les adresses aux noeuds. Ceci va s'effectuer par la phase de déploiement des équipements en double pile.
 
  
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Il s'agit cette fois de configurer en IPv6 le réseau, les applications métier et les postes de travail. Comme il y a peu de chances que toutes les applications et systèmes IPv4 soient prêts à migrer dans un avenir proche, le réseau va rester mixte pendant longtemps.
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Lorsque qu'un transfert entre 2 noeuds doit se faire et que le préfixe réseau IPv6 de leur adresse est le préfixe spécifique,  ceci signifie qu'un tunnel doit être emprunté.  
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En effet,  les adresses IPv6 de l'émetteur, et du récepteur  comportent l'adresse IPv4 des tunneliers. 
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Enfin le service de nommage ou DNS doit intégrer les adresses IPv6 allouées.
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Ces adresses vont servir à constituer l'en-tête du paquet IPv4 qui va encapsuler le paquet IPv6.
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C'est par cette encapsulation que se forme le tunnel.
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Le paquet IPv4 est émis. Le tunnelier en réception désencapsule le paquet IPv6.
  
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Les nouveaux terminaux pourront fonctionner en IPv6 nativement tout en interopérant avec l'existant en double pile.
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==Tunnel automatique 6rd==
  
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On peut rappeler ici, la capacité d'IPv6 à se répandre facilement sur les terminaux à l'aide de l'autoconfiguration dite sans état.
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#Nous verrons dans une autre activité les solutions lorsque l'interopérabilité avec des services restés en IPv4.
 
  
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6rd est une solution de déploiement d'IPv6 sur une infrastructure de communication en IPv4.  Elle repose sur des tunnels automatiques.
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Elle répond au besoin d'attribuer  un préfixe réseau IPv6, aux réseaux locaux interconnectés par l'infrastructure de communication. Cette solution a été pensée, initialement, pour des FAI. Les éléments définit dans 6rd sont :
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* Le préfixe spécifique, qui indique qu'une adresse IPv4 est embarquée. Ce préfixe est propre au FAI.
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*  La box  du client, qui fait office de tunnelier.
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*  L'adresse IPv4 attribuée à cette box.
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* Le préfixe réseau du réseau local du client, qui embarque tout ou partie de l'adresse IPv4 de la box
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* Le routeur de bordure, qui interconnecte le réseau IPv6 du FAI avec l'Internet IPv6
  
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Pour établir un tunnel automatique, l'adresses IPv4 des tunneliers doit être embarquée dans le préfixe IPv6. Par conséquent, le format d'une adresse unicast  IPv6 en 6rd se décompose en plusieurs parties:
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* Le préfixe spécifique alloué par le FAI à 6rd
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* L'adresse IPv4 de la box moins son préfixe réseau commun à toutes les adresses des box
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* Le numéro attribué aux réseaux locaux du client
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* L'identifiant d'interface réseau
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* L'assemblage des 2 premières parties constitue le préfixe délégué. 
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* Ce préfixe complété  par le SID forme le préfixe réseau IPv6 classique de 64 bits attribué à un lien.
  
  
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Déploiement des services
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6rd se caractérise par une grande flexibilité.  La longueur des 3 parties du préfixe réseau IPv6 est définie avec des valeurs propres, pour répondre aux besoins du FAI.
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Le transfert avec la technique 6rd s'organise selon 2 cas :
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Le déploiement d'IPv6 pour les applications consiste ne  pas à avoir une version de l'application par protocole. Au contraire, la même application peut aussi bien fonctionner avec IPv4 qu'avec IPv6. Ainsi quelle que soit la version du protocole IP, celle-ci est transparente au niveau de l'utilisateur et de l'application.
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# Dans le premier cas, nous avons un transfert entre des réseaux IPv6 à l'intérieur du réseau du FAI. L'adresse IPv4 contenue dans le préfixe de A et B va servir à établir le tunnel pour traverser le réseau IPv4 reliant les deux box.
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#  Dans le second cas, nous avons un transfert entre un noeud d'un réseau IPv6 comme celui du réseau A, et un noeud de l'Internet IPv6. La box du réseau de A va envoyer le paquet, par un tunnel, au routeur de bordure. L'adresse IPv6 de ce dernier  est obtenue par la table de routage.  Dans le sens inverse, le trafic va arriver par le routeur de bordure, qui pourra faire suivre les paquets IPv6 par des tunnels jusqu'aux box.
  
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Pour avoir des applications qui fonctionnent à la fois en IPv4 et en IPv6, il faut que les applications utilisent un format d'adresse sur 128 bits autrement dit compatible à IPv6.
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==Conclusion==
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Comme une adresse IPv4 peut être incluse dans une adresse de 128 bits, un format d'adresse IPv6  pour ce cas a été défini. Il s'agit du format dit "IPv4 mapped IPv6" qui consiste à préfixer l'adresse IPv4 par un mot tout à F.
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Ainsi lorsque l'adresse de destination est une adresse IPv4, la communication va s'effectuer en utilisant des paquets IPv4.
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Et lorsque l'adresse de destination contient bien une adresse IPv6, la communication va s'effectuer par des paquets IPv6.
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[[image:V42-6.png|400px|thumb|center|]]
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On voit que la même application utilise la double pile et que le choix de la pile est fait en fonction de la version de l'adresse de son correspondant.
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Soulignons que le développement d'application doit se faire de nos jours exclusivement avec le format d'adresse pour IPv6. Ainsi l’application est compatible avec IPv6 et elle est toujours utilisable dans un environnement IPv4.
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Dans la démarche d'intégration d'IPv6, la meilleure solution est d’avoir des liens IPv6.
  
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Le déploiement d'IPv6 avec la présence d'IPv4 peut amener à des dégradations de service si des précautions ne sont pas prises. C'est ce que nous allons voir maintenant.
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Lorsqu'il n'est pas possible de maintenir la connectivité en IPv6 nativement, il faut se résoudre à établir des tunnels IPv6. On distingue 2 types de tunnel:
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* le tunnel configuré pour lequel un lien virtuel est établi statiquement.
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* le tunnel  automatique pour lequel le lien virtuel s'établit à la demande.
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Dans les 2 cas, un tunnel doit être le plus court possible pour la performance du transfert.
  
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Problèmes liés à la double pile
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On peut rappeler que, la réduction de la MTU conduit à des problèmes de connectivité. C'est pour cette raison qu'il faut appliquer la règle habituelle, qui dit "double-pile où tu peux, tunnel où tu dois".
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Le premier problème porte sur la phase d'établissement de connexion.
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Les temps de réponse pour joindre un serveur peut avoir significativement augmenté tout du moins assez pour agacer l'utilisateur. Voyons le problème en détail.
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Un client en double pile  souhaite accéder à un serveur, après interrogation du service de nommage, il obtient les 2 adresses du serveur qui est lui aussi en double pile.
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Conformément aux préconisations, le client demande de préférence l'établissement de connexion en IPv6.
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IPv6 ayant des liens à base de tunnel IPv4 a une connectivité plus fragile, il se peut que le serveur soit non joignable. Apres plusieurs tentatives infructueuses qui auront pris de très nombreuses secondes.  Le client essaye donc avec l'adresse IPv4 et là, la connexion s'établit dans un temps normal.
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Devant ce problème, la méthode va consister à tenter la connexion en IPv6 dans un délai très court (de l'ordre de 500 millisecondes), et passer à IPv4 au plus vite en cas d'échec.
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Le second problème est lié à la taille des paquets IP.
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La taille maximum des paquets IPv6 est souvent plus limitée que pour IPv4 du fait d'un usage des tunnels plus fréquent.
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Le client arrive à établir la connexion avec le serveur.
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Et tant que les échanges utilisent des petits paquets tout se passe bien.  
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Dès qu'un paquet de taille supérieur à la MTU du chemin est envoyé, celui-ci est jeté du fait qu'un routeur IPv6 ne fait pas de segmentation. Le routeur signale à la source, par un message ICMP, cette anomalie de taille.
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Mais comme les messages ICMP sont souvent bloqués par des administrateurs réseaux maladroits, il n'y aura pas de segmentation faite par la source.
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Au final, une connexion est établie mais aucune donnée ne pourra être échangée.
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La solution proposée consiste à ce que TCP surveille la taille des paquets perdus et que les retransmissions s'effectuent avec des tailles de paquet de plus en plus petites pour finir par correspondre à la MTU du chemin.
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Enfin un autre problème, lié aussi au tunnel, porte sur l'interactivité dégradée.
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Comme la connectivité  IPv6 comporte souvent des tunnels.
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Les tunnels peuvent être de longueur importante ajoutant des délais  au temps de transfert du paquet.
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Ainsi le chemin entre un client et un serveur en IPv6 peut être bien plus long que si la communication avait été faite en IPv4.
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La solution n'est pas au niveau de l'application, elle réside dans la constitution des tunnels. Ceux-ci doivent être les plus court possible.
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#Nous reviendront sur les tunnels dans une l'activité suivante.
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Conclusion
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- La double pile permet la coexistence d'IPv4 et d'IPv6 dans le même réseau.
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- IPv4 reste fonctionnel et IPv6 ne risque pas de compromettre le bon fonctionnement des services.
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- Le déploiement d'IPv6 s'effectue progressivement et constitue bien une extension à IPv4 plutôt qu'un remplacement.
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- Il n'en reste pas moins que la double pile reste transitoire et que la présence d'IPv4 oblige à prendre des précautions pour éviter une perte de performance du service fournie par IPv6.
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Le service de communication en IPv6 est appelé à s'améliorer avec la disparition progressive d'IPv4.
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Latest revision as of 09:50, 1 March 2022


Activité 42 : Établir la connectivité en IPv6

Problématique

V42-1.png


Lorsque deux réseaux IPv6 doivent s'interconnecter. La bonne solution est de le faire en IPv6 par un lien reliant les routeurs IPv6. Mais cela n'est pas toujours possible.

Relier les 2 réseaux nécessite, alors d'utiliser le réseau IPv4 qui les sépare. Dans cette situation, un lien virtuel est établi. On parle alors de tunnel.

On distingue 2 types de tunnels: les tunnels configurés et les tunnels automatiques. Nous allons voir, de plus près, la mise en oeuvre de ces tunnels.

Principe du tunnel IPv6 sur IPv4

V42-2.png


Nous avons ici 2 réseaux IPv6 interconnectés par un réseau IPv4 au moyen d'un tunnel. La source IPv6 envoie un paquet IPv6 à la destination. Le paquet va arriver à un noeud de bordure du réseau IPv6. Pour traverser le réseau IPv4, un tunnel doit être emprunté. Pour se faire, le noeud de bordure, que l'on appellera par la suite tunnelier, va encapsuler le paquet IPv6 dans un paquet IPv4. Cette opération consiste à mettre le paquet IPv6 dans la partie donnée du paquet IPv4. Ensuite le tunnelier émet le paquet qui sera reçu à l'autre extrémité du tunnel, par un tunnelier lui aussi. Ce dernier désencapsule le paquet IPv6 du paquet IPv4. Le paquet continue ensuite sa route pour rejoindre sa destination. Nous pouvons remarquer que les tunneliers sont des noeuds en double pile.

Un tunnelier est un noeud avec 2 interfaces réseau. Chaque interface réseau est configurée avec une adresse IPv6. La particularité du tunnelier c'est que l'interface au réseau IPv4 est une interface logique. Cette interface est créée. Cette interface matérialise l'extrémité du tunnel.

Dans l'exemple précédent, les tunneliers jouaient un rôle de routeur. Le schéma montre dans ce cas, la réception d'un paquet en IPv6 natif et son émission dans le tunnel.

Tunnel configuré

V42-3.png


Pour illustrer la configuration d'un tunnel, nous montrons le cas d'un tunnel reliant un hôte, avec un routeur. La configuration du tunnel sur l'hôte consiste:

  • à créer l'interface réseau logique au dessus d'IPv4 en indiquant les adresse IPv4 à chaque extrémité
  • puis à configurer cette interface avec l'adresse IPv6.
  • en enfin il reste à ajouter la route par défaut qui passe par le routeur IPv6.

Soulignons que le tunnel est identifié par un préfixe réseau IPv6 qui lui est propre.

Tunnel automatique

V42-4.png

Un tunnel configuré se crée par anticipation, à savoir, avant de traiter le trafic utilisateur. Un tunnel peut aussi se créer dynamiquement c'est à dire à réception d'un paquet IPv6. Pour cela, il faut que les adresses IPv4 des tunneliers soient dans les adresses IPv6. C'est le principe retenu par les techniques de tunnel automatique.

Pour illustrer ce principe, prenons un préfixe IPv6 spécifique, qui avec l'adresse IPv4 publique du tunnelier va servir à créer un préfixe réseau IPv6 unique. N'oublions pas que l'adresse IPv4 du tunnelier est elle-même unique. A partir de ce préfixe IPv6 embarquant une adresse IPv4, une adresse IPv6 peut être constituée, et allouée au tunnelier.


Lorsque qu'un transfert entre 2 noeuds doit se faire et que le préfixe réseau IPv6 de leur adresse est le préfixe spécifique, ceci signifie qu'un tunnel doit être emprunté. En effet, les adresses IPv6 de l'émetteur, et du récepteur comportent l'adresse IPv4 des tunneliers. Ces adresses vont servir à constituer l'en-tête du paquet IPv4 qui va encapsuler le paquet IPv6. C'est par cette encapsulation que se forme le tunnel. Le paquet IPv4 est émis. Le tunnelier en réception désencapsule le paquet IPv6.

Tunnel automatique 6rd

V42-5.png


6rd est une solution de déploiement d'IPv6 sur une infrastructure de communication en IPv4. Elle repose sur des tunnels automatiques. Elle répond au besoin d'attribuer un préfixe réseau IPv6, aux réseaux locaux interconnectés par l'infrastructure de communication. Cette solution a été pensée, initialement, pour des FAI. Les éléments définit dans 6rd sont :

  • Le préfixe spécifique, qui indique qu'une adresse IPv4 est embarquée. Ce préfixe est propre au FAI.
  • La box du client, qui fait office de tunnelier.
  • L'adresse IPv4 attribuée à cette box.
  • Le préfixe réseau du réseau local du client, qui embarque tout ou partie de l'adresse IPv4 de la box
  • Le routeur de bordure, qui interconnecte le réseau IPv6 du FAI avec l'Internet IPv6

Pour établir un tunnel automatique, l'adresses IPv4 des tunneliers doit être embarquée dans le préfixe IPv6. Par conséquent, le format d'une adresse unicast IPv6 en 6rd se décompose en plusieurs parties:

  • Le préfixe spécifique alloué par le FAI à 6rd
  • L'adresse IPv4 de la box moins son préfixe réseau commun à toutes les adresses des box
  • Le numéro attribué aux réseaux locaux du client
  • L'identifiant d'interface réseau
  • L'assemblage des 2 premières parties constitue le préfixe délégué.
  • Ce préfixe complété par le SID forme le préfixe réseau IPv6 classique de 64 bits attribué à un lien.


6rd se caractérise par une grande flexibilité. La longueur des 3 parties du préfixe réseau IPv6 est définie avec des valeurs propres, pour répondre aux besoins du FAI. Le transfert avec la technique 6rd s'organise selon 2 cas :

  1. Dans le premier cas, nous avons un transfert entre des réseaux IPv6 à l'intérieur du réseau du FAI. L'adresse IPv4 contenue dans le préfixe de A et B va servir à établir le tunnel pour traverser le réseau IPv4 reliant les deux box.
  2. Dans le second cas, nous avons un transfert entre un noeud d'un réseau IPv6 comme celui du réseau A, et un noeud de l'Internet IPv6. La box du réseau de A va envoyer le paquet, par un tunnel, au routeur de bordure. L'adresse IPv6 de ce dernier est obtenue par la table de routage. Dans le sens inverse, le trafic va arriver par le routeur de bordure, qui pourra faire suivre les paquets IPv6 par des tunnels jusqu'aux box.

Conclusion

V42-6.png

Dans la démarche d'intégration d'IPv6, la meilleure solution est d’avoir des liens IPv6.

Lorsqu'il n'est pas possible de maintenir la connectivité en IPv6 nativement, il faut se résoudre à établir des tunnels IPv6. On distingue 2 types de tunnel:

  • le tunnel configuré pour lequel un lien virtuel est établi statiquement.
  • le tunnel automatique pour lequel le lien virtuel s'établit à la demande.

Dans les 2 cas, un tunnel doit être le plus court possible pour la performance du transfert.

On peut rappeler que, la réduction de la MTU conduit à des problèmes de connectivité. C'est pour cette raison qu'il faut appliquer la règle habituelle, qui dit "double-pile où tu peux, tunnel où tu dois".

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