IPv6学習メモ

IPv6について、すぐ忘れるのでまとめる

基本

128ビット(16バイト)。::は0が連続していることを表す。
2byte:2byte:2byte:2byte:2byte:2byte:2byte:2byte で表す。
ex: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff
（ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:a）のように、2byte部分はデータ列というより数値と考えて良いみたい。つまり、勝手に先頭は0埋めしてくれる。自分で0埋めしてもよい。

リンクローカルアドレス

同じリンク上で使うアドレス。FE80::/10で始まるらしい。
FE 80 = 11111110 10000000 だと思うので、最初の10bitは、11111110 10 のこと。
例えば、FE80::1など。各インターフェイスでユニークになるように、通常はMACアドレスや他のインターフェイス識別子から自動生成される。
なお、1つのマシンが複数のリンクに参加している時、自身の利用するインターフェースを%で指定して、外部のマシンのリンクローカルアドレスを参照する。例えば、FE80::10%eth0は、FE80::10のアドレスであり、自身のeth0が属しているリンクアドレスを指す（IPv4においては、サブネットがあるので、宛先アドレスと自身の各インターフェースの与えられたサブネットとを突き合わせて、どのインターフェースかが定まる。リンクローカルアドレスは、サブネットの概念がない（/10はあるが、これ以上はさらに細かく区切らない）ので、これが必要らしい）
手元のマシンで見たら、fe80::a4c2:2cf2:61ae:5db/64と書かれていた。また、同じリンク間でping6してみたら、相手のリンクローカルアドレス%<インターフェース名>の%以降のところを省略したら通信できなかった。厳密みたい（嘘。ip routeで見て、fe80::/60のルーティング行が3つあり、そのうちで一番優先度の高いものはdocker0だったため、docker0インターフェースがデフォルトで選ばれていたためだった。実際、%docker0についてだけはインターフェースを省略できた）

同じリンクに含まれるリンクローカルアドレスの一覧を得るには、下記コマンドを打つ。FF02::1は、全てのリンクローカルアドレスへのマルチキャストアドレスのよう。

ping6 ff02::1%<インターフェース名>

<コラム>

ユニキャストアドレス

グローバルユニキャストアドレス

インターネット上で一意に割り当てられるアドレス。
範囲: 2000::/3(0x20=00100000なので、001で始まるものということ)
開始と終端: 2000::と3fff::ffff::ffff::ffff::ffff::ffff::ffff::ffff。
例: 2404:6800:4004:825::200e(google.com)

リンクローカルアドレス

同じリンク（セグメント）内で通信するためのアドレス。
範囲: FE80::/10
例: FE80::1%eth0
自動的に割り当てられ、必ず存在する。ルーターを超える通信には使用されない。

ユニークローカルアドレス (Unique Local Address, ULA)

プライベートネットワーク内で使用するアドレス（IPv4のプライベートアドレスに相当）。
範囲: FC00::/7（通常はFD00::/8が使われるらしい）
例: FD00:abcd::1
グローバルにはルーティングされない。

マルチキャストアドレス

FF00::/8 マルチキャストアドレス
次の8bitはスコープを表す。

スコープの例:
02（つまり、FF02::/16 ） リンクローカル
0E グローバル

ループバックアドレス

::1/128 つまり、000...001のみ。

デフォルトゲートウェイを知るには

ip -6 route

2400:2411:3ec4:bd01::/64 dev enx6c1ff71a06b4 proto ra metric 100 pref medium
fe80::/64 dev docker0 proto kernel metric 256 pref medium
fe80::/64 dev vetha7dbd4e proto kernel metric 256 pref medium
fe80::/64 dev enx6c1ff71a06b4 proto kernel metric 1024 pref medium
default via fe80::1e7c:98ff:fe13:5420 dev enx6c1ff71a06b4 proto ra metric 100 pref medium

ここで、1行目について、RAという仕組みがあるらしいので調べた。

Router Advertisementとは

• 送信者: IPv6対応ルーター
• 受信者: IPv6クライアントデバイス（ホスト）

内容: 以下のような情報を提供する。

• ネットワークプレフィックス
  ホストが自身のIPv6アドレスを生成するためのプレフィックス情報（例: /64）。
• デフォルトゲートウェイの情報
  ルーターのリンクローカルアドレス（例: fe80::1）。
  ルーターパラメータ
  ルーターの有効期限や優先度。
• その他オプション
  MTU（最大転送単位）。
  DNSサーバーアドレス（RFC 6106）。

RAメッセージの仕組み

• ルーターからの送信
  IPv6対応ルーターは、定期的にまたはホストからのリクエストに応じて、RAメッセージを送信する。送信先アドレスはリンクローカルマルチキャストアドレス FF02::1（リンク内の全ノード）である。

• ホスト側での処理
  ホストはRAを受信すると、その内容に基づいて以下を設定する：

IPv6アドレスの自動生成（SLAAC: Stateless Address Autoconfiguration）
RAメッセージに含まれるプレフィックス情報を使用して、インターフェースIDを付加し、自身のIPv6アドレスを生成する。

• デフォルトゲートウェイの設定
  RAに含まれるルーターのリンクローカルアドレスをデフォルトゲートウェイとして設定する。
• ルートエントリの追加
  ネットワークプレフィックスを基に適切なルートエントリを作成する。
• ホストからのリクエスト
  必要に応じて、ホストは Router Solicitation (RS) メッセージを送信し、RAを要求することができる。ルーターがこれに応答してRAを送信することで、ネットワーク情報がホストに提供される。

NDP(Neighbor Discovery Protocol)

IPv4のARPに代わって、Neighbor Discovery Protocolを利用する。
ARPはIPv4アドレスからMACアドレスへの変換を行なうプロトコルだったが、NDPは同様にIPv6からMACアドレスへの変換を行う。さらに他にも、近隣キャッシュ管理、自動アドレス設定（SLAAC）、デフォルトゲートウェイの検出、重複アドレス検出 (DAD)、ルータープレフィックス学習などを行うらしい。

ARP相当CLIコマンド: ip -6 neighbor

デフォルトゲートウェイを、MACアドレスから探す方法
ip -6 route | grep default