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Neighbor Discovery Protocol (Teil 1)

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Das Neighbor Discovery Protocol (NDP) ist ein wesentlicher Bestandteil des IPv6-Internetprotokolls. Es wurde entwickelt, um die automatische Konfiguration und Verwaltung von IPv6-Adressen zu erleichtern sowie Informationen über Nachbarn in einem Netzwerk zu ermitteln und zu verwalten.

Am Ende des Artikels finden Sie eine kleine Test das wird dir erlauben beurteilen das in dieser Lektüre erworbene Wissen

Das Neighbor Discovery (ND)-Protokoll in IPv6 verwendet verschiedene Arten von Nachrichten, um seine Funktionen auszuführen. Die vom ND verwendeten Nachrichtentypen sind unten aufgeführt:

Router-Anfrage

Knoten senden Multicast-Router-Solicitation-Nachrichten, um Netzwerkkonfigurationsinformationen von im Netzwerk vorhandenen Routern anzufordern. Diese Nachrichten werden verwendet, um Router Advertisement-Nachrichten von Routern zu erhalten, um Informationen über Netzwerkkonfigurationsparameter wie verfügbare Präfixe und Routing-Optionen zu erhalten.

Router-Werbung

Router senden Router Advertisement-Nachrichten, um Netzwerkknoten über ihre Anwesenheit zu informieren und ihnen Informationen über die Netzwerkkonfiguration bereitzustellen. Diese Nachrichten enthalten beispielsweise die IPv6-Adresse des Routers und Netzwerkkonfigurationsparameter wie Präfixoptionen und Zeitintervalle für die Adresserneuerung. Knoten verwenden diese Informationen, um ihre IPv6-Adressen automatisch zu konfigurieren, um sie an die Netzwerkkonfiguration anzupassen.

Nachbarschaftshilfe

Diese ICMPv6-Nachricht wird verwendet, um Informationen über eine bestimmte IPv6-Adresse zu erhalten. Ein Knoten sendet eine Multicast-Neighbor-Solicitation, um die MAC-Adresse zu ermitteln, die einer bekannten IPv6-Adresse zugeordnet ist.

Nachbarschaftswerbung

Zusätzlich zu den Neighbor Advertisement-Nachrichten, die als Reaktion auf Neighbor Solicitations verwendet werden, können Knoten auch periodische Neighbor Advertisements senden, um Informationen über ihren Status und ihre Verfügbarkeit auf dem neuesten Stand zu halten. Diese Nachrichten werden verwendet, um andere Knoten im Netzwerk darüber zu informieren, dass sie noch aktiv und für die Kommunikation verfügbar sind.

Umleiten

Diese ICMPv6-Nachricht wird verwendet, wenn ein Knoten andere Knoten im Netzwerk über den besten Pfad zu einem bestimmten Ziel über eine andere Schnittstelle informieren muss. Der sendende Knoten sendet eine Umleitungsnachricht, die die Ziel-IP-Adresse und die IP-Adresse des nächsten Hops enthält.

Erkennung der Unerreichbarkeit von Nachbarn

Der ND umfasst außerdem einen Mechanismus zur Erkennung der Nichterreichbarkeit von Nachbarn im Netzwerk. Wenn ein Knoten für einen bestimmten Zeitraum keine Nachrichten mehr von einem Nachbarn empfängt, sendet er Nachrichten zum Entfernen der Nachbarschaft, um andere Knoten über die Nichterreichbarkeit des Nachbarn zu informieren. Dadurch können Knoten ihre Nachbartabelle aktualisieren und vermeiden, Pakete an ein nicht erreichbares Ziel zu senden.

Die ND besteht aus verschiedenen Nachrichten und Prozessen, die es Knoten in einem IPv6-Netzwerk ermöglichen, andere benachbarte Knoten zu erkennen und mit ihnen zu kommunizieren. Das Neighbor Discovery Protocol in IPv6 hat mehrere Schlüsselfunktionen, die es in einem Netzwerk übernimmt. Zu diesen Funktionen gehören:

Adressauflösung

Bei der Adressauflösung in IPv6 handelt es sich um den Prozess, bei dem ein Knoten die Link-Layer-Adresse (MAC-Adresse) ermittelt, die einer bestimmten IPv6-Adresse entspricht. Dies wird mithilfe des Neighbor Discovery-Protokolls erreicht, das aus zwei Arten von Nachrichten besteht: Neighbor Solicitation und Neighbor Advertisement.

Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erläuterung des Adressauflösungsprozesses in IPv6:

Nachbarnwerbung

  • Wenn ein Knoten die MAC-Adresse kennen muss, die einer IPv6-Adresse entspricht, sendet er eine Neighbor Solicitation (NS)-Nachricht an die Ziel-IPv6-Adresse. Die NS-Nachricht wird als IPv6-Multicast-Paket gesendet, das eine Adressauflösung anfordert.
  • Die NS-Nachricht enthält die Ziel-IPv6-Adresse und es wird die Quell-MAC-Adresse des sendenden Knotens verwendet.

Nachbarwerbung

  • Wenn der Zielknoten die NS-Nachricht empfängt, prüft er, ob seine IPv6-Adresse mit der Zieladresse in der Nachricht übereinstimmt.
  • Bei einer Übereinstimmung antwortet der Zielknoten mit einer Neighbor Advertisement (NA)-Nachricht, die seine MAC-Adresse enthält.
  • Die NA-Nachricht wird als IPv6-Unicast-Paket an den Absenderknoten gesendet, und der Absenderknoten verwendet die empfangene MAC-Adresse, um die Kommunikation mit dem Zielknoten herzustellen.

Aktualisierung der Nachbartabelle

  • Jeder Knoten verwaltet eine Nachbartabelle, in der die IPv6-Adressen und MAC-Adressen bekannter Nachbarn gespeichert sind.
  • Wenn eine NA-Nachricht empfangen wird, aktualisiert der sendende Knoten seine Nachbartabelle mit der IPv6-Adresse und der MAC-Adresse des Zielknotens.

Diese Nachbartabelle wird verwendet, um zukünftige Adressauflösungen zu optimieren und das Senden wiederholter NS-Nachrichten zu vermeiden.

Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass das Adressauflösungsverfahren in IPv6 Ähnlichkeiten mit dem Address Resolution Protocol (ARP) in IPv4 aufweist, obwohl es einige Unterschiede zwischen den beiden gibt.

 

 

Erkennung von Adressduplikaten

Die Adressduplizierungserkennung in IPv6 ist ein Prozess, mit dem sichergestellt wird, dass eine bestimmte IPv6-Adresse nicht von einem anderen Knoten im Netzwerk verwendet wird. Dies vermeidet Konflikte und stellt die Eindeutigkeit der Adressen im Netzwerk sicher. Nachfolgend finden Sie eine ausführliche Beschreibung, wie der Prozess zur Erkennung von Adressduplikaten in IPv6 durchgeführt wird, und seine Funktionsweise im Detail erläutert:

Generierung einer neuen IPv6-Adresse

  • Wenn ein Knoten eine neue IPv6-Adresse konfigurieren muss, entweder manuell oder durch automatische Konfiguration, generiert er eine neue Adresse basierend auf bestimmten Parametern wie Netzwerkpräfix und Schnittstellenkennung.
  • Der Knoten stellt sicher, dass die neu generierte Adresse derzeit nicht im Netzwerk verwendet wird.

Anfrage der Nachbarn

  • Sobald der Knoten die neue IPv6-Adresse konfiguriert hat, sendet er eine Multicast-Neighbor-Solicitation-Nachricht an die IPv6-Adresse, die er überprüfen möchte.
  • Die Nachbaranfrage enthält die zu überprüfende IPv6-Adresse und wird unter Verwendung der Quell-Link-Layer-Adresse des sendenden Knotens gesendet.

Reaktion der Nachbarn

  • Wenn es einen anderen Knoten im Netzwerk gibt, der dieselbe IPv6-Adresse verwendet, antwortet er auf die Neighbor Request-Nachricht mit einer Neighbor Advertisement-Nachricht, die angibt, dass die Adresse bereits verwendet wird.
  • Der Knoten, der die Überprüfung durchgeführt hat, empfängt die Neighbor Announcement-Antwort und stellt fest, dass eine doppelte Adresse vorhanden ist.

Auswahl einer neuen Adresse

  • Sobald eine Adressduplizierung erkannt wird, muss der Knoten, der die Überprüfung durchgeführt hat, eine neue IPv6-Adresse auswählen, um Konflikte zu vermeiden.
  • Sie können eine neue Adresse mit einer anderen Methode generieren, z. B. durch eine Änderung der Schnittstellenkennung oder mithilfe einer anderen Autokonfigurationsoption, sofern verfügbar.

Aktualisierung der Nachbartabelle

  • Nach Auswahl einer neuen Adresse aktualisiert der Knoten seine Nachbartabelle mit der neuen IPv6-Adresse und der entsprechenden MAC-Adresse.
  • Dadurch wird sichergestellt, dass die Nachbartabelle mit den richtigen Informationen für zukünftige Kommunikationen im Netzwerk aktualisiert wird.

Der IPv6-Adressduplizierungserkennungsprozess ermöglicht es Knoten, die Eindeutigkeit von IPv6-Adressen vor der Verwendung zu überprüfen. Durch das Senden einer Neighbor Request und den Empfang einer Neighbor Advertisement-Antwort können Knoten potenzielle Adresskonflikte im Netzwerk erkennen und vermeiden. Dies trägt zum stabilen und unterbrechungsfreien Betrieb des IPv6-Netzwerks bei.

 

Router-Erkennung

Bei der Routererkennung in IPv6 handelt es sich um einen Prozess, bei dem Knoten in einem lokalen Netzwerk die im Netzwerk verfügbaren Router identifizieren und Informationen über diese erhalten. Dadurch können Knoten die optimale Route zum Senden von Paketen bestimmen und relevante Netzwerkparameter konfigurieren.

Die Routererkennung funktioniert wie folgt:

Router-Werbung

  • Router im Netzwerk senden regelmäßig Nachrichten namens „Router Advertisements“ unter Verwendung der „All-Router“-Multicast-Adresse.
  • Diese Nachrichten enthalten wichtige Informationen für die Knotenkonfiguration, wie z. B. Netzwerkpräfixe, Zeitintervall für die Adresserneuerung und andere Konfigurationsparameter.

Router-Anfragen

  • Knoten können „Router Solicitations“-Nachrichten an die „All-Router“-Multicast-Adresse senden, um Konfigurationsinformationen von verfügbaren Routern im Netzwerk anzufordern.
  • Dies kann beispielsweise nützlich sein, wenn ein Knoten gerade erst dem Netzwerk beigetreten ist oder Konfigurationsaktualisierungen benötigt.

Verarbeiten von Router-Ankündigungsnachrichten

  • Wenn ein Knoten eine Router-Announcement-Nachricht empfängt, untersucht er deren Inhalt und extrahiert relevante Informationen.
  • Dazu können angekündigte Netzwerkpräfixe gehören, die den Umfang und die Konfiguration der IPv6-Adresse angeben, die der Knoten verwenden kann.

Konfigurieren von Adressen und Netzwerkparametern

  • Knoten verwenden die aus Router-Ankündigungsnachrichten erhaltenen Informationen, um ihre IPv6-Adressen und andere Netzwerkparameter zu konfigurieren.
  • Beispielsweise kann ein Knoten eine IPv6-Adresse basierend auf angekündigten Netzwerkpräfixen zuweisen und das Zeitintervall für die Adresserneuerung basierend auf den von den Routern bereitgestellten Informationen festlegen.

Aktualisierung der Nachbartabelle

  • Jeder Knoten verwaltet eine Nachbartabelle, in der die IPv6-Adressen und MAC-Adressen bekannter Router gespeichert sind.
  • Wenn ein Knoten eine Router Advertisement-Nachricht empfängt, aktualisiert er seine Nachbartabelle mit der IPv6-Adresse und der MAC-Adresse des ankündigenden Routers.
  • Dadurch kann der Knoten die optimale Route zum Senden von Paketen auswählen und die Kommunikation mit Routern effizient aufbauen.

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