シスコ トレーニング 200-125 CCNA v3.0。 24 日目 IPv6 プロトコル

今日はIPv6プロトコルについて勉強します。 CCNA コースの以前のバージョンでは、このプロトコルを詳しく理解する必要はありませんでしたが、200 番目のバージョン 125-6 では、試験に合格するために徹底的な学習が必須になりました。 IPv4 プロトコルはずっと前に開発されましたが、長い間広く使用されていませんでした。 これは、ユビキタス IPvXNUMX プロトコルの欠点を解消することを目的としているため、インターネットの将来の発展にとって非常に重要です。

IPv6 プロトコルはかなり広範なトピックであるため、24 つのビデオ チュートリアル (25 日目と 6 日目) に分割しました。6 日目では基本概念を説明し、6 日目では Cisco の IPv6 IP アドレスの設定について説明します。デバイス。 今日はいつものように、IPvXNUMX の必要性、IPvXNUMX アドレスの形式、IPvXNUMX アドレスの種類という XNUMX つのトピックについて説明します。

これまでのレッスンでは v4 IP アドレスを使用してきましたが、それらが非常に単純に見えることに慣れています。 このスライドに示されているアドレスを見たとき、それが何を意味するのか完全に理解できました。

ただし、v6 IP アドレスはまったく異なります。 このバージョンのインターネット プロトコルでのアドレスの作成方法に慣れていない場合は、このタイプの IP アドレスが多くのスペースを占有することにまず驚かれるでしょう。 プロトコルの 4 番目のバージョンでは、2001 進数は 0 つだけで、すべてが単純でした。しかし、ある Mr. X に、8:85db3:0000a0000:8:2:0370a7334e のような新しい IP アドレスを伝える必要があると想像してください。 :XNUMX:XNUMX。

ただし、心配しないでください。このビデオチュートリアルの最後には、はるかに良い状況になっています。 まず、IPv6 を使用する必要が生じた理由を見てみましょう。

現在、ほとんどの人が IPv4 を使用しており、それに非常に満足しています。 新しいバージョンにアップグレードする必要があったのはなぜですか? まず、バージョン 4 の IP アドレスの長さは 32 ビットです。 これにより、インターネット上に約 4 億のアドレスを作成できるようになります。つまり、IP アドレスの正確な数は 232 です。IPv4 の作成時、開発者は、このアドレスの数で十分すぎると考えていました。 覚えていると思いますが、このバージョンのアドレスは、アクティブ クラス A、B、C と予約クラス D (マルチキャスト) および E (リサーチ) の 5 つのクラスに分割されています。 したがって、動作する IP アドレスの数は 75 億の 4% にすぎませんでしたが、プロトコルの作成者は、全人類にとって十分な数であると確信していました。 しかし、インターネットの急速な発展により、無料の IP アドレスは年々不足するようになり、NAT 技術の使用がなければ、無料の IPv4 アドレスはとうの昔に終了していたでしょう。 実際、NAT はこのインターネット プロトコルの救世主となりました。 そのため、第 4 バージョンの欠点を除いた新しいバージョンのインターネット プロトコルを作成する必要がありました。 なぜバージョン 5 からバージョン 1,2 に直接移行したのかと疑問に思われるかもしれません。 これは、バージョン 3 は、バージョン XNUMX、XNUMX、XNUMX と同様に実験的なものであるためです。

したがって、v6 IP アドレスには 128 ビットのアドレス空間があります。 使用可能な IP アドレスの数は何倍になったと思いますか? おそらく「4回も！」と言うでしょう。 しかし、そうではありません。234 はすでに 4 の 232 倍なので、2128 は信じられないほど大きく、340282366920938463463374607431768211456 に相当します。これは、IPv6 で使用できる IP アドレスの数です。 これは、車、電話、腕時計など、好きなものに IP アドレスを割り当てることができることを意味します。 現代人は、ラップトップ、複数のスマートフォン、スマートウォッチ、インターネットに接続されたテレビ、インターネットに接続された洗濯機、家全体がインターネットに接続されたスマートホームを持つことができます。 このアドレス数により、シスコがサポートする「モノのインターネット」の概念が可能になります。 これは、生活の中のすべてのものはインターネットに接続されており、それらはすべて独自の IP アドレスを必要とすることを意味します。 IPv6ならそれが可能です！ 地球上のすべての人が自分のデバイスにこのバージョンの何百万ものアドレスを使用できますが、それでも無料のアドレスが多すぎるでしょう。 テクノロジーがどのように発展するかは予測できませんが、人類が地球上にコンピュータ 1 台だけが残る時代が来ないことを願うことはできます。 IPv6 は長期間にわたって存在すると考えられます。 第 XNUMX バージョンの IP アドレス形式がどのようなものかを見てみましょう。

これらのアドレスは 8 グループの 4 進数として表示されます。 これは、アドレスの各文字の長さが 4 ビットであるため、そのような 16 つの文字の各グループは 128 ビット長で、アドレス全体は 4 ビット長であることを意味します。 ドットは数値の 4 進表現であるため、グループがドットで区切られていた IPv1 アドレスとは異なり、XNUMX 文字の各グループはコロンで次のグループと区切られます。 このようなアドレスは覚えにくいため、短縮するにはいくつかのルールがあります。 最初のルールは、すべてゼロのグループは二重コロンで置き換えることができると規定しています。 同様の操作は、各 IP アドレスに対して XNUMX 回だけ実行できます。 それが何を意味するのか見てみましょう。

ご覧のとおり、指定されたアドレスの例には、4 つのゼロからなるグループが 0000 つあります。 これらの 0000:0000:2 グループを区切るコロンの総数は 5 です。したがって、二重コロン :: を使用すると、このアドレス位置にゼロのグループが配置されることになります。 では、この二重コロンが表すゼロのグループがいくつあるかをどのようにして知ることができるのでしょうか? 住所の短縮形を見ると、4 文字のグループが 8 つ数えられます。 しかし、完全なアドレスは 3 つのグループで構成されていることがわかっているため、二重コロンは 4 つのゼロからなる XNUMX つのグループを意味します。 これは、住所の短縮形の最初のルールです。

6 番目のルールは、各文字グループの先頭のゼロを破棄できることを示しています。 たとえば、アドレスの長い形式の 04 番目のグループは 4FF のように見えますが、先頭のゼロを削除したため、その短縮形式は 4FF のように見えます。 したがって、エントリ 04FF は XNUMXFF 以外の意味はありません。

これらのルールを使用すると、任意の IP アドレスを短縮できます。 ただし、短縮した後でも、このアドレスはそれほど短くは見えません。 後ほど、それに対して何ができるかを見ていきますが、今のところは、これら 2 つのルールだけ覚えておいてください。

IPv4 と IPv6 のアドレス ヘッダーが何であるかを見てみましょう。

インターネットから取得したこの写真は、4 つのヘッダーの違いをよく説明しています。 ご覧のとおり、IPv6 アドレス ヘッダーははるかに複雑で、IPv6 ヘッダーよりも多くの情報が含まれています。 ヘッダーが複雑な場合、ルーターはルーティングを決定するための処理に多くの時間を費やすため、第 4 バージョンのより単純な IP アドレスを使用すると、ルーターはより効率的に動作します。 これが、IPvXNUMX が IPvXNUMX よりもはるかに優れている理由です。

4 ～ 0 ビットの IPv31 ヘッダー長は 32 ビットを占めます。 オプションとパディングの最後の行を除くと、バージョン 4 の IP アドレスは 20 バイトのアドレスです。つまり、最小サイズは 20 バイトです。 第 40 バージョンのアドレス長には最小サイズがなく、XNUMX バイトの固定長になります。

IPv4 ヘッダーでは、バージョンが最初に来て、その後に IHL ヘッダーの長さが続きます。 デフォルトは 20 バイトですが、ヘッダーに追加のオプション情報が指定されている場合は、それより長くなる可能性があります。 Wireshark を使用すると、バージョン値 4 と IHL 値 5 を読み取ることができます。これは、オプション ブロックを除いて、それぞれ 4 バイト (32 ビット) の XNUMX つの垂直ブロックを意味します。

音声トラフィックは他のタイプのトラフィックよりも優先されるため、サービスのタイプはパケットの性質 (音声パケットかデータ パケットなど) を示します。 つまり、このフィールドはトラフィックの優先度を示します。 合計長は、20 バイトのヘッダー長と、転送されるデータであるペイロードの長さの合計です。 50 バイトの場合、合計の長さは 70 バイトになります。 識別パケットは、ヘッダー チェックサム ヘッダーのチェックサム パラメーターを使用してパケットの整合性を検証するために使用されます。 パッケージが 5 つの部分に断片化されている場合、各部分には同じ識別子 (フラグメント オフセット) が必要です。フラグメント オフセットには 0 ～ 4 の値を指定できますが、パッケージの各フラグメントは同じオフセット値を持つ必要があります。 フラグは、フラグメントのシフトが許可されているかどうかを示します。 データの断片化が発生したくない場合は、DF - 断片化しないフラグを設定します。 フラグMF - さらなるフラグメントがあります。 これは、最初のパケットが 5 つの部分に断片化された場合、0 番目のパケットは 4 に設定され、それ以上断片化されないことを意味します。 この場合、最初のパッケージの最後のフラグメントには XNUMX のマークが付けられるため、受信デバイスはパッケージを簡単に分解でき、つまりデフラグを適用できます。

このスライドで使用されている色に注目してください。 IPv6 ヘッダーから除外されたフィールドは赤色でマークされます。 青色は、プロトコルの第 6 バージョンから第 XNUMX バージョンに変更された形式で転送されたパラメータを示しています。 黄色のボックスは両方のバージョンで変更されていません。 緑色は、IPvXNUMX で初めて登場したフィールドを示します。

最新のデータ転送条件では断片化が発生せず、チェックサム検証が必要ないため、識別、フラグ、フラグメント オフセット、およびヘッダー チェックサムのフィールドは削除されました。 何年も前には、データ転送が遅いため断片化が非常に一般的でしたが、現在では 802.3 バイト MTU の IEEE 1500 イーサネットが普及しており、断片化は発生しなくなりました。

TTL (パケットの生存時間) はカウントダウン カウンタであり、生存時間が 0 に達すると、パケットはドロップされます。 実際、これはこのネットワーク内で実行できる最大ホップ数です。 [プロトコル] フィールドは、ネットワーク上で TCP または UDP のどのプロトコルが使用されているかを示します。

ヘッダー チェックサムは非推奨のパラメーターであるため、プロトコルの新しいバージョンから削除されました。 次は、32 ビットの送信元アドレス フィールドと 32 ビットの宛先アドレス フィールドです。 Options 行に何らかの情報がある場合、IHL 値は 5 から 6 に変化し、ヘッダーに追加フィールドがあることを示します。
IPv6 ヘッダーでも Version バージョンが使用され、トラフィック クラスは IPv4 ヘッダーの Type of Service フィールドに対応します。 フロー ラベルはトラフィック クラスに似ており、同種のパケット フローのルーティングを簡素化するために使用されます。 ペイロード長とは、ペイロードの長さ、またはヘッダーの下のフィールドにあるデータ フィールドのサイズを意味します。 ヘッダー自体の長さ (40 バイト) は一定であるため、どこにも記載されていません。

次のヘッダー フィールドである Next Header は、次のパケットのヘッダーの種類を示します。 これは、次のトランスポート プロトコル (TCP、UDP など) のタイプを設定する非常に便利な機能であり、将来のデータ転送テクノロジで大きな需要が期待されます。 独自のプロトコルを使用している場合でも、次のプロトコルを知ることができます。

ホップ制限 (ホップ制限) は、IPv4 ヘッダーの TTL に似ており、ルーティング ループを防ぐメカニズムです。 次は 128 ビットの送信元アドレス フィールドと 128 ビットの宛先アドレス フィールドです。 ヘッダー全体のサイズは 40 バイトです。 先ほども述べたように、IPv6 は IPv4 よりもはるかに単純で、ルーターのルーティング決定においてははるかに効率的です。
IPv6 アドレスの種類を考慮してください。 ユニキャストが何であるかはわかっています。これは、あるデバイスが別のデバイスに直接接続され、両方のデバイスが相互にのみ通信できる場合の、指向性のある送信です。 マルチキャストはブロードキャスト送信であり、複数のデバイスが 255.255.255.255 つのデバイスと同時に通信でき、さらに XNUMX つのデバイスが同時に複数のデバイスと通信できることを意味します。 この意味で、マルチキャストは信号があらゆる場所に配信されるラジオ局に似ています。 特定のチャンネルを聞きたい場合は、ラジオを特定の周波数に合わせる必要があります。 RIP プロトコルに関するビデオ チュートリアルを覚えている方は、このプロトコルが、すべてのサブネットが接続されているブロードキャスト ドメイン XNUMX を使用してアップデートを配布することをご存知でしょう。 ただし、これらのアップデートを受信できるのは、RIP プロトコルを使用するデバイスのみです。

IPv4 では見られなかった別のタイプのブロードキャストは、エニーキャストと呼ばれます。 これは、同じ IP アドレスを持つデバイスが多数ある場合に使用され、受信者のグループから最も近い宛先にパケットを送信できます。

CDN ネットワークがあるインターネットの場合、YouTube サービスの例を挙げることができます。 このサービスは世界のさまざまな地域の多くの人々によって使用されていますが、これはすべての人々がカリフォルニアにある同社のサーバーに直接接続しているという意味ではありません。 YouTube サービスには世界中に多くのサーバーがあります。たとえば、私のインドの YouTube サーバーはシンガポールにあります。 同様に、IPv6 プロトコルには、地理的に分散されたネットワーク構造、つまりエニーキャストを使用して CDN 送信を実装するためのメカニズムが組み込まれています。

ご覧のとおり、IPv6 では使用されないため、ここには別のブロードキャスト タイプ、ブロードキャストが欠落しています。 ただし、このプロトコルのマルチキャストは、より効率的な方法でのみ、IPv4 のブロードキャストと同様に動作します。

プロトコルの 4 番目のバージョンでは、リンク ローカル、ユニーク サイト ローカル、グローバルの 1 種類のアドレスが使用されます。 IPv6 では、80 つのインターフェイスには XNUMX つの IP アドレスしかないことを思い出してください。 XNUMX つのルーターが相互に接続されているため、各接続インターフェイスには IP アドレスが XNUMX つだけあると仮定します。 IPvXNUMX を使用する場合、各インターフェイスはリンク ローカル IP アドレスを自動的に受け取ります。 これらのアドレスは FEXNUMX:: で始まります。/64.

これらの IP アドレスはローカル接続にのみ使用されます。 Windows を使用している人は、169.254.X.X のようなよく似たアドレスを知っています。これらは、IPv4 プロトコルによって自動的に構成されるアドレスです。

コンピュータが DHCP サーバーに IP アドレスを要求しても、何らかの理由で通信できない場合、Microsoft デバイスには、コンピュータが自分自身に IP アドレスを割り当てることができるメカニズムが備わっています。 この場合、アドレスは 169.254.1.1 のようになります。 コンピューター、スイッチ、ルーターがある場合にも、同様の状況が発生します。 ルーターが DHCP サーバーから IP アドレスを受信せず、同じ IP アドレス 169.254.1.1 を自動的に割り当てたとします。 その後、スイッチを介してネットワーク上に ARP ブロードキャスト要求を送信し、ネットワーク デバイスがこのアドレスを持っているかどうかを尋ねます。 リクエストを受信すると、コンピュータは「はい、まったく同じ IP アドレスを持っています!」と答えます。その後、ルータは自分自身に新しいランダム アドレス (たとえば、169.254.10.10) を割り当て、再度 ARP リクエストを送信します。ネットワーク。

彼が同じアドレスを持っていると誰も報告しなければ、彼はアドレス 169.254.10.10 を自分だけのものとして保持します。 したがって、ローカル ネットワーク上のデバイスは、相互に通信するために IP アドレスを自動的に割り当てるメカニズムを使用して、DHCP サーバーをまったく使用しない場合があります。 これは、何度も見たことはありますが、一度も使用したことのない IP アドレスの自動構成です。

同様に、IPv6 には、FE80:: で始まるリンク ローカル IP アドレスを割り当てるメカニズムがあります。 スラッシュ 64 は、ネットワーク アドレスとホスト アドレスの分離を意味します。 この場合、最初の 64 はネットワークを意味し、64 番目の XNUMX はホストを意味します。

FE80:: は、FE80.0.0.0/ のようなアドレスを意味し、スラッシュの後にホスト アドレスの一部が続きます。 これらのアドレスは、デバイスとそれに接続されているインターフェイスでは同じではなく、自動的に構成されます。 この場合、ホスト部分はMACアドレスを使用します。 ご存知のとおり、MAC アドレスは 48 ビットの IP アドレスで、6 つの 2 進数の 3 つのブロックで構成されます。 Microsoft はそのようなシステムを使用し、Cisco は 4 つの XNUMX 進数の XNUMX つのブロックを使用します。

この例では、11:22:33:44:55:66 という形式の Microsoft シーケンスを使用します。 デバイスの MAC アドレスはどのように割り当てられますか? ホスト アドレス (MAC アドレス) 内のこの一連の数字は 11 つの部分に分かれています。左側は 22:33:44 の 55 つのグループ、右側は 66:64:XNUMX、FF と XNUMX つのグループです。それらの間にFEが追加されます。 これにより、ホストの IP アドレスの XNUMX ビット ブロックが作成されます。

ご存知のとおり、シーケンス 11:22:33:44:55:66 は、各デバイスに固有の MAC アドレスです。 XNUMX つの番号グループの間に FF:FE MAC アドレスを設定することで、このデバイスの一意の IP アドレスを取得します。 これは、ローカル リンク タイプの IP アドレスが作成される方法です。この IP アドレスは、特別な設定を行わずに、特別なサーバーと隣接するサーバー間の通信を確立するためにのみ使用されます。 このような IP アドレスは XNUMX つのネットワーク セグメント内でのみ使用でき、このセグメント外の外部通信には使用できません。

次のタイプのアドレスは、ユニーク サイト ローカル スコープで、4/10.0.0.0、8/172.16.0.0、12/192.168.0.0 などの内部 (プライベート) IPv16 IP アドレスに対応します。 内部プライベート IP アドレスと外部パブリック IP アドレスが使用される理由は、前のレッスンで説明した NAT テクノロジーのためです。 Unique Site Local Scope は、内部 IP アドレスを生成するテクノロジーです。 「イムラン、あなたは各デバイスが独自の IP アドレスを持つことができると言いました。だから私たちは IPv6 に切り替えたのです。」と言うと、あなたの言うことは完全に正しいでしょう。 ただし、セキュリティ上の理由から内部 IP アドレスの概念を使用することを好む人もいます。 この場合、NAT がファイアウォールとして使用され、外部デバイスは外部インターネットからアクセスできないローカル IP アドレスを持っているため、ネットワーク内にあるデバイスと任意に通信することはできません。 ただし、NAT は、ESP プロトコルなどの VPN で多くの問題を引き起こします。 IPv4 ではセキュリティに IPSec が使用されていましたが、IPv6 にはセキュリティ メカニズムが組み込まれているため、内部 IP アドレスと外部 IP アドレス間の通信は非常に簡単です。

これを行うために、IPv6 には 4 つの異なるタイプのアドレスがあります。ユニーク ローカル アドレスは IPv4 内部 IP アドレスに対応し、グローバル アドレスは IPvXNUMX 外部アドレスに対応します。 多くの人はユニーク ローカル アドレスをまったく使用しないことを選択しており、他の人はユニーク ローカル アドレスなしでは使用できないため、これは常に議論の対象となっています。 外部 IP アドレスのみを使用すると、主にモビリティの点で、より多くのメリットが得られると思います。 たとえば、バンガロールにいてもニューヨークにいてもデバイスの IP アドレスは同じになるため、世界中のどこにいてもデバイスを簡単に使用できます。

先ほども述べたように、IPv6 には、オフィスの場所とデバイスの間に安全な VPN トンネルを作成できるセキュリティ メカニズムが組み込まれています。 以前は、このような VPN トンネルを作成するには外部メカニズムが必要でしたが、IPv6 では、これは組み込みの標準メカニズムです。

今日は十分なトピックについて議論したため、レッスンを中断して、次のビデオで IP インターネット プロトコルの第 6 バージョンについての議論を続けます。 宿題として、1111 進数体系が何であるかをよく勉強してください。IPvXNUMX を理解するには、XNUMX 進数体系から XNUMX 進数への変換、およびその逆の変換を理解することが非常に重要です。 たとえば、XNUMX=F などはわかっているはずなので、Google に調べてもらってください。 次のビデオチュートリアルでは、そのような変換を一緒に練習してみます。 取り上げられているトピックに関して質問がないよう、今日のビデオ チュートリアルを何回か視聴することをお勧めします。

いつもご宿泊いただきありがとうございます。 私たちの記事が気に入っていますか? もっと興味深いコンテンツを見たいですか? 注文したり、友人に勧めたりして私たちをサポートしてください。 Habr ユーザーは、当社があなたのために発明した、エントリーレベルのサーバーに似たユニークな製品を 30% 割引でご利用いただけます。 VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 コア) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps 20 ドルからの真実、またはサーバーを共有する方法? (RAID1 および RAID10、最大 24 コア、最大 40GB DDR4 で利用可能)。

Dell R730xdは2倍安い？ ここだけ 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV 199 ドルから オランダで！ Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 ドルから! について読む インフラストラクチャー企業を構築する方法730 ペニーで 5 ユーロの価値がある Dell R2650xd E4-9000 vXNUMX サーバーを使用したクラスですか?

出所： habr.com