IPv6: Global Unicast ו־Link-Local

Структура адреса, типы адресов, SLAAC и почему IPv6 важен даже в мире AD.

Аналогия: IPv4 — это 10-значный телефонный номер, который заканчивается, а IPv6 — это гораздо более длинный номер — достаточный, чтобы дать номер каждому устройству в мире, без NAT посередине.

Адрес делится на три части: Global Routing Prefix (48 бит), Subnet ID (16 бит) и Interface ID (64 бита). Ниже показаны типы адресов: Global Unicast 2000::/3 — публичный, Link-Local FE80::/10 — автоматический и только внутри сегмента, Unique Local FC00::/7 — аналог приватных адресов, Multicast FF00::/8 — вместо broadcast, которого в IPv6 нет. SLAAC: маршрутизатор рассылает Router Advertisement с префиксом, а хост сам достраивает себе адрес.

Типы адресов, которые необходимо знать

Global Unicast (2000::/3) — 'публичный' адрес, маршрутизируемый в Интернете.
Link-Local (FE80::/10) — создается автоматически на каждом интерфейсе, работает только в пределах одного сегмента сети. Используется для Neighbor Discovery и для соседей OSPFv3.
Unique Local (FC00::/7) — аналог Private IP в мире IPv4.
Multicast (FF00::/8) — в IPv6 вообще нет Broadcast, все Multicast.
SLAAC — компьютер самостоятельно строит адрес из префикса, который маршрутизатор объявляет в Router Advertisement.

Сокращение адреса

! Полный:   2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
! Сокращенный: 2001:db8::ff00:42:8329
! Правило 1 — удаляются ведущие нули в каждом блоке
! Правило 2 — последовательность блоков нулей заменяется на :: (только один раз!)

Router(config)# ipv6 unicast-routing
Router(config)# interface gi0/0
Router(config-if)# ipv6 address 2001:db8:acad:1::1/64
Router(config-if)# ipv6 address autoconfig

Router# show ipv6 interface brief
Router# show ipv6 neighbors
Router# ping ipv6 2001:db8:acad:1::10

bash

Архитектура и теория — под капотом

Адрес IPv6 имеет длину 128 бит, записывается в 8 шестнадцатеричных группах. Начальные нули отбрасываются, а одна последовательность нулевых групп сокращается до :: (только один раз в адресе).

2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
2001:db8::ff00:42:8329

|<---- 48 bit Global Prefix ---->|<-16->|<---- 64 bit Interface ID ---->|
     2001:db8:acad             :  0010  :  0000:0000:0000:0001

text

Фактически IANA сегодня выделяет только из 2000::/3, а провайдер дает клиенту /48 или /56 — таким образом остаются 8-16 бит для внутреннего деления на Subnets /64 (всегда /64 из-за SLAAC).
Link-Local (fe80::/10) — создается автоматически на каждом интерфейсе, существует только на этом сегменте; это Next-Hop для маршрутизации.
Unique Local (fc00::/7) — эквивалент приватных адресов RFC1918.
Multicast (ff00::/8): ff02::1 все узлы, ff02::2 все маршрутизаторы.
Нет Broadcast и нет ARP — вместо них NDP (Neighbor Discovery) поверх ICMPv6.
EUI-64 против Privacy Extensions: EUI-64 встраивает MAC в адрес (проблема приватности и отслеживания), поэтому Windows по умолчанию генерирует случайный Interface ID, который меняется.

Практическая настройка (CLI)

R(config)# ipv6 unicast-routing
R(config)# interface gi0/0
R(config-if)# ipv6 address 2001:db8:acad:10::1/64
R(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R(config-if)# no shutdown

! Статическая и стандартная маршрутизация
R(config)# ipv6 route 2001:db8:acad:20::/64 2001:db8:acad:99::2
R(config)# ipv6 route ::/0 gi0/1

! Проверки
R# show ipv6 interface brief
R# show ipv6 route
R# show ipv6 neighbors
R# ping 2001:db8:acad:20::1

bash

Реальные сценарии в организации

Dual-Stack: сеть работает с IPv4 и IPv6 параллельно — это общепринятый способ перехода.
Гостевые и IoT сети получают SLAAC без DHCP вовсе.
В облачных средах и у новых провайдеров IPv6 уже является стандартом по умолчанию — обязательно знать как минимум на уровне диагностики.

Диагностика и устранение неисправностей

R# show ipv6 interface gi0/0     ! Есть ли Link-Local и Global?
R# show ipv6 neighbors           ! аналог таблицы ARP
R# debug ipv6 nd
C:\> ipconfig /all
C:\> Test-NetConnection -ComputerName 2001:db8::1

bash

DAD (Duplicate Address Detection) не удался → адрес остается в состоянии tentative и не работает; обычно это дубликат статического адреса на двух устройствах.
Есть Link-Local, но нет Global → RA не доходит или Prefix неверен.
Фаервол блокирует ICMPv6 → NDP нарушен и весь IPv6 'мертв'. Запрещено блокировать ICMPv6.

Словарь терминов и быстрая командная строка

:: = последовательность нулей (один раз) | /64 = стандартный размер подсети
fe80::/10 Link-Local | 2000::/3 Global | fc00::/7 ULA
ff02::1 all nodes | ff02::2 all routers
NDP вместо ARP, SLAAC вместо DHCP

IPv6: Global Unicast и Link-Local

Что вы узнаете

Структура адреса IPv6

Типы адресов, которые необходимо знать

Сокращение адреса

Проверь себя