IPv6 - адресация и базовые концепции

Зачем IPv6

[[ipv4-addressing|IPv4]] - 4 миллиарда адресов, кончились. NAT помог, но мешает p2p-связи и сложен в админстве. IPv6 даёт 2^128 ≈ 3.4×10^38 адресов - хватит надолго.

Но IPv6 - не переименование IPv4. Это новый протокол: новые заголовки, новые алгоритмы автоконфигурации, ARP заменён на NDP.

Запись адреса

128 бит = 8 групп по 16 бит, в hex, через двоеточие:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Сокращения:

• Ведущие нули в группе можно убрать: 0db8 → db8
• Одну подряд группу нулей можно заменить на :: (только один раз): 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
• ::1 = loopback (аналог 127.0.0.1)
• :: = unspecified (аналог 0.0.0.0)

В URL: http://[2001:db8::1]:8080/ - квадратные скобки чтобы порт не путали с группами адреса.

Префикс и подсети

Запись CIDR-стиля: 2001:db8::/32 - первые 32 бита = префикс. Типичные размеры подсетей:

• /128 - один хост (host route)
• /64 - стандартная LAN-подсеть, 2^64 хостов (намеренно избыточно для SLAAC)
• /56 - типичный домашний prefix от провайдера (256 LAN-подсетей)
• /48 - корпоративный
• /32 - что регистрирует RIR на регион

Правило: LAN всегда /64. Меньше - сломает SLAAC.

Типы адресов

Каждый IPv6-интерфейс имеет минимум link-local (fe80::*) - автоматически назначается из MAC-адреса при старте. По нему работает NDP, RA - то есть link-local нужен всегда, даже без global.

SLAAC - автоконфигурация

IPv6 имеет встроенный механизм автонастройки:

1. Хост шлёт Router Solicitation (RS) на ff02::2 (всем роутерам)
2. Роутер отвечает Router Advertisement (RA) на ff02::1 с префиксом
3. Хост берёт префикс + сам формирует hostid (из MAC через EUI-64, или random через privacy extensions)
4. Получает global IP без DHCP

Опционально RA может сказать «возьми DNS у меня», или «иди в DHCPv6 за дополнительной информацией».

NDP - замена ARP

В IPv4 [[arp|ARP]] резолвит MAC по IP. В IPv6 - Neighbor Discovery Protocol через ICMPv6:

• Neighbor Solicitation (NS) - «у кого этот IP?»
• Neighbor Advertisement (NA) - «у меня; вот MAC»
• Router Advertisement (RA) - «я дефолт-шлюз, prefix такой»
• Redirect - «лучше ходи через другой шлюз»

Использует multicast вместо broadcast (меньше шума).

IPv6 на Linux

# Все IPv6 на интерфейсах

ip -6 addr

# Маршруты IPv6

ip -6 route

# Соседи (как arp)

ip -6 neigh

# Включить/выключить IPv6 на интерфейсе

sysctl -w net.ipv6.conf.eth0.disable_ipv6=1

Privacy extensions (RFC 4941)

По дефолту host-часть из MAC-адреса (EUI-64) - это раскрывает identity (можно отследить ноут по разным сетям). Privacy extensions генерируют случайный hostid и регулярно его меняют.

sysctl net.ipv6.conf.all.use_tempaddr  # 0=off, 2=on by default

DNS

IPv6 использует AAAA-record (vs A для IPv4). Один и тот же домен обычно имеет оба:

$ dig example.com A     # 1.2.3.4

$ dig example.com AAAA  # 2001:db8::1

Resolver выбирает на основе RFC 6724 (preference policy).

Когда что-то пошло не так

• ip -6 addr пуст или только fe80:: - не пришёл RA; либо роутер не объявляет префикс, либо accept_ra=0 на интерфейсе
• Network is unreachable для IPv6 - default route не настроен или global адрес не получен
• Сайт открывается только с IPv4 - DNS не отдал AAAA, или сайт не имеет IPv6
• Slow connect - happy-eyeballs (RFC 8305) пробует и v6, и v4 параллельно с задержкой 250ms; если не настроен v6, увидишь задержку при первом подключении
• No buffer space available - переполнен neighbor cache; gc_thresh тюнить