チュートリアル: IPv6 と近隣探索 (NDP)

所要時間: 約 25 分。必要な権限: ステップ 6 までは不要です。

このページでは、型・長さ・チェックサムが互いに導出される複数レイヤと、ネットワーク層アドレスから計算するリンク層マルチキャストアドレスを、IPv6 スタックで練習します。IP を使わない OSI 系のスタック (LLC 上の IS-IS) は IS-IS Hello で隣接を Up にする で扱います。

作るもの

IPv6 のリンク上の動作を支える近隣探索メッセージと、近隣要請のスイープです。

始める前に

wpg をビルドし、リポジトリのルートで実行します。送信してよいのは自分が所有する、または試験を許可されたラボだけです。偽の RA はセグメント上の全ホストを混乱させる可能性があります。

ステップ 1. 近隣要請 1 個のレイヤをたどる

$ wpg template show templates/protocols/l3/ndp-ns.wpg.yaml
Hex dump (86 bytes)
0000  33 33 ff 00 00 02 02 00  00 00 00 01 86 dd 60 00  33............`.
0010  00 00 00 20 3a ff 20 01  0d b8 00 00 00 00 00 00  ... :. .........
...
Layout
[0] ethernet2  bytes 0..86
  dst: 33:33:ff:00:00:02
  src: 02:00:00:00:00:01
  ethertype: 0x86dd (ipv6)  (auto)
[1] ipv6  bytes 14..86
  payload_length: 32  (auto)
  next_header: 0x3a (icmpv6)  (auto)
  hop_limit: 255
  src: 2001:db8::1
  dst: ff02::1:ff00:2
[2] icmpv6  bytes 54..86
  type: 0x87 (neighbor_solicitation)  (auto)
  code: 0
  checksum: 7207  (auto)
[3] ndp_ns  bytes 58..86
  reserved: 0
  target: 2001:db8::2
  options: 01 01 02 00 00 00 00 01

(auto) の値はすべて、入力ではなく導出されたものです。

• ethernet2.ethertype = 0x86dd: 次のレイヤが ipv6 だからです。
• ipv6.next_header = 58: 次のレイヤが icmpv6 だからです。payload_length は 40 オクテットのヘッダ以降すべてを数えます。
• icmpv6.type = 135: 次のレイヤが ndp_ns だからです。ICMPv6 メッセージは意図的に 2 つのレイヤに分かれています。icmpv6 が type・code・checksum を持ち、本体レイヤ (ndp_ns、ndp_na、ndp_rs、ndp_ra、ndp_redirect、icmpv6_echo) が type を決めます。
• icmpv6.checksum は IPv6 疑似ヘッダ、ICMPv6 ヘッダ、本体全体にかかるため、下位のどのフィールドを変えても変わります。

元の YAML は短いものです。

layers:
  - protocol: ethernet2
    fields: { dst: "33:33:ff:00:00:02", src: "02:00:00:00:00:01" }
  - protocol: ipv6
    fields:
      src: 2001:db8::1
      dst: ff02::1:ff00:2
      hop_limit: 255          # NDP は 255 が必須
  - protocol: icmpv6          # type: auto
  - protocol: ndp_ns
    fields:
      target: ${target}
      options: "01 01 02 00 00 00 00 01"   # 送信元リンク層アドレス

ステップ 2. 一致させるべき 2 つのアドレス

2001:db8::2 の近隣要請は、被請求ノードマルチキャストグループ ff02::1:ff00:2 (ff02::1:ff にターゲットの下位 24 ビット) 宛てに、Ethernet ではマルチキャスト MAC 33:33: に IPv6 宛先の下位 32 ビットを付けた 33:33:ff:00:00:02 宛てに送ります。wpg は一方から他方を導出しないので、target を変えたら ipv6.dst と ethernet2.dst も変える必要があります (スイープのように全ノード宛て ff02::1 / 33:33:00:00:00:01 に送る方法もあります)。

hop_limit: 255 にも注意してください。受信側は他の値の NDP メッセージを破棄するため、既定の 64 のままだと Wireshark では正しく見えるのに何も起きないパケットになります。

ステップ 3. オプションは生のバイト列

NDP オプション (options) は 16 進で書きます。01 01 02 00 00 00 00 01 は、タイプ 1 (送信元リンク層アドレス)、長さ 1 (8 オクテット単位)、続いて 6 オクテットの MAC です。ルータ通知のテンプレートは 3 つのオプションを連結しています。

options: >-
  01 01 02 00 00 00 00 01
  05 01 00 00 00 00 05 dc
  03 04 40 c0 00 27 8d 00 00 09 3a 80 00 00 00 00
  20 01 0d b8 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

オプションは生のオクテットなので、長さ 0 のオプションやパケット末尾を越えるオプション、未知のタイプなど、わざと変なものも作れます。

ステップ 4. Wireshark で確認する

$ wpg render templates/protocols/l3/ndp-ns.wpg.yaml -o /tmp/ns.pcapng
$ tshark -r /tmp/ns.pcapng -V | sed -n '/Internet Control/,$p'
Internet Control Message Protocol v6
    Type: Neighbor Solicitation (135)
    Code: 0
    Checksum: 0x1c27 [correct]
    [Checksum Status: Good]
    Reserved: 00000000
    Target Address: 2001:db8::2
    ICMPv6 Option (Source link-layer address : 02:00:00:00:00:01)

重要なのは [correct] です。疑似ヘッダ込みのチェックサムを wpg が自分で計算しています。

ステップ 5. スイープする

ndp-ns-sweep.wpg.yaml は target ジェネレータに IPv6 の範囲を指定します。

  - protocol: ndp_ns
    generators:
      target: 2001:db8::1-2001:db8::100

$ wpg render templates/scenarios/ndp-ns-sweep.wpg.yaml -o /tmp/ns-sweep.pcapng
Wrote 256 packets to /tmp/ns-sweep.pcapng.

宛先は全ノードグループなので、セグメント上の全ホストが 256 個すべてを受け取り、自分のアドレス分にだけ応答します。実際のホストはターゲットごとの被請求ノードグループに送りますが、スイープでは単純な 1 テンプレートにするためそれを省いています。

ra-flood.wpg.yaml は、送信元 MAC (OUI 固定の random_mac) と送信元リンクローカルアドレスにランダムジェネレータを使う例で、どちらも stream.seed で再現できます。

ステップ 6. 送信する

$ wpg send templates/scenarios/ndp-ns-sweep.wpg.yaml --backend null -i lo --rate 1000pps
$ wpg send templates/scenarios/ndp-ns-sweep.wpg.yaml -i eth1 --rate 1000pps

(権限は 権限設定 を参照。) 対象機器では ip -6 neigh や show ipv6 neighbors で学習結果を、別ホストの tcpdump -n -i eth1 icmp6 で要請と通知を確認できます。

その他の ICMPv6 タイプ

本体プロトコルがまだ無いタイプ (たとえば MLD) は、icmpv6.type を明示的に設定し、チェックサム以降の 4 オクテットとメッセージを含む raw レイヤを続けます。IPv6 拡張ヘッダの連鎖は専用のサンプルがあります: templates/protocols/l3/ の ipv6-hopopts、ipv6-dstopts、ipv6-routing、ipv6-frag、ipv6-ext-chain です。

次のステップ

• RA フラッドを指定レートで送るには 負荷とレート制御。
• IPv6/ICMPv6 の全フィールドは プロトコルリファレンス。