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•  Larger	
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–  Larger	
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–  Improved	
  address	
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•  StateLess	
  Address	
  AutoConfiguraCon	
  (SLAAC)	
  
•  Not	
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–  Easier	
  aggregaCon	
  means	
  more	
  efficient	
  rouCng	
  
–  Improved	
  support	
  for	
  mobility	
  
–  No	
  broadcasts	
  
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80	
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144	
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   171	
   172	
   173	
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   175	
  
176	
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   179	
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   181	
   182	
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No	
  More	
  IPv4	
  Addresses	
  
•  0	
  /8’s	
  on	
  January	
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Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   10	
  
0	
   1	
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   3	
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   52	
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   74	
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   76	
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   78	
   79	
  
80	
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   82	
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   84	
   85	
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   87	
   88	
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   92	
   93	
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96	
   97	
   98	
   99	
   100	
   101	
   102	
   103	
   104	
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   106	
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   108	
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   110	
   111	
  
112	
   113	
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   118	
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   120	
   121	
   122	
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   124	
   125	
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   127	
  
128	
   129	
   130	
   131	
   132	
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   142	
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144	
   145	
   146	
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   149	
   150	
   151	
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   156	
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   159	
  
160	
   161	
   162	
   163	
   164	
   165	
   166	
   167	
   168	
   169	
   170	
   171	
   172	
   173	
   174	
   175	
  
176	
   177	
   178	
   179	
   180	
   181	
   182	
   183	
   184	
   185	
   186	
   187	
   188	
   189	
   190	
   191	
  
192	
   193	
   194	
   195	
   196	
   197	
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   200	
   201	
   202	
   203	
   204	
   205	
   206	
   207	
  
208	
   209	
   210	
   211	
   212	
   213	
   214	
   215	
   216	
   217	
   218	
   219	
   220	
   221	
   222	
   223	
  
224	
   225	
   226	
   227	
   228	
   229	
   230	
   231	
   232	
   233	
   234	
   235	
   236	
   237	
   238	
   239	
  
240	
   241	
   242	
   243	
   244	
   245	
   246	
   247	
   248	
   249	
   250	
   251	
   252	
   253	
   254	
   255	
  
Other	
  Significant	
  Protocol	
  Changes	
  
•  Increased	
  minimum	
  MTU	
  from	
  576	
  to	
  1280	
  
•  No	
  enroute	
  fragmentaCon…	
  fragmentaCon	
  only	
  at	
  source	
  
•  Header	
  changes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   11	
  
Fragment	
  	
  
Offset	
  
Flags	
  
Total	
  Length	
  
Type	
  of	
  	
  
Service	
  
IHL	
  
Padding	
  OpCons	
  
DesCnaCon	
  Address	
  
Source	
  Address	
  
Header	
  Checksum	
  Protocol	
  Time	
  to	
  Live	
  
IdenCficaCon	
  
Version	
  
Next	
  	
  
Header	
  
Hop	
  Limit	
  
Flow	
  Label	
  
Traffic	
  	
  
Class	
  
DesCnaCon	
  Address	
  
Source	
  Address	
  
Payload	
  Length	
  
Version	
  
Field’s	
  Name	
  Kept	
  from	
  IPv4	
  to	
  IPv6	
  
Fields	
  Not	
  Kept	
  in	
  IPv6	
  
Name	
  and	
  PosiCon	
  Changed	
  in	
  IPv6	
  
New	
  Field	
  in	
  IPv6	
  
Legend	
  
IPv4	
   IPv6	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   12	
  
IPv4 	
   IPv6 	
  
Addresses are 32 bits (4 bytes) in length. 	
   Addresses are 128 bits (16 bytes) in length 	
  
Address (A) resource records in DNS to map
host names to IPv4 addresses. 	
  
Address (AAAA) resource records in DNS to map
host names to IPv6 addresses. 	
  
Pointer (PTR) resource records in the INADDR.ARPA
DNS domain to map IPv4 addresses
to host names. 	
  
Pointer (PTR) resource records in the IP6.ARPA
DNS domain to map IPv6 addresses to host
names. 	
  
IPSec is optional and should be supported
externally 	
  
IPSec support is not optional 	
  
Header does not identify packet flow for QoS
handling by routers 	
  
Header contains Flow Label field, which
Identifies packet flow for QoS handling by
router. 	
  
Both routers and the sending host fragment
packets. 	
  
Routers do not support packet fragmentation.
Sending host fragments packets 	
  
Header includes a checksum. 	
   Header does not include a checksum. 	
  
Header includes options. 	
   Optional data is supported as extension headers. 	
  
ARP uses broadcast ARP request to resolve IP to
MAC/Hardware address. 	
  
Multicast Neighbor Solicitation messages resolve
IP addresses to MAC addresses. 	
  
Internet Group Management Protocol (IGMP)
manages membership in local subnet groups. 	
  
Multicast Listener Discovery (MLD) messages
manage membership in local subnet groups. 	
  
Broadcast addresses are used to send traffic to
all nodes on a subnet. 	
  
IPv6 uses a link-local scope all-nodes multicast
address. 	
  
Configured either manually or through DHCP. 	
   Does not require manual configuration or DHCP. 	
  
Must support a 576-byte packet size (possibly
fragmented). 	
  
Must support a 1280-byte packet size (without
fragmentation). 	
  
IPv6	
  Addresses	
  
IPv6	
  Address	
  NotaCon	
  
•  RFC	
  5952	
  
•  128-­‐bit	
  IPv6	
  addresses	
  are	
  represented	
  in:	
  
–  Eight	
  16-­‐bit	
  segments	
  	
  
–  Hexadecimal	
  (non-­‐case	
  sensiCve)	
  between	
  0000	
  and	
  FFFF	
  
–  Separated	
  by	
  colons	
  	
  
•  Example:	
  
–  3ffe:1944:0100:000a:0000:00bc:2500:0d0b!
•  Two	
  rules	
  for	
  dealing	
  with	
  0’s	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   14	
  
One	
  Hex	
  digit	
  
=	
  4	
  bits	
  
0’s	
  Rule	
  1	
  –	
  Leading	
  0’s	
  
•  The	
  leading	
  zeroes	
  in	
  any	
  16-­‐bit	
  segment	
  do	
  not	
  have	
  to	
  be	
  wriien.	
  
•  Example	
  
–  3ffe : 1944 : 0100 : 000a : 0000 : 00bc : 2500 : 0d0b!
–  3ffe : 1944 : 100 : a : 0 : bc : 2500 : d0b!
3ffe:1944:100:a:0:bc:2500:d0b!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   15	
  
0’s	
  Rule	
  1	
  –	
  Leading	
  0’s	
  
•  Can	
  only	
  apply	
  to	
  leading	
  zeros…	
  otherwise	
  ambiguous	
  results	
  
•  Example	
  
–  3ffe : 1944 : 100 : a : 0 : bc : 2500 : d0b!
•  Could	
  be	
  either	
  
–  3ffe : 1944 : 0100 : 000a : 0000 : 00bc : 2500 : 0d0b!
–  3ffe : 1944 : 1000 : a000 : 0000 : bc00 : 2500 : d0b0!
–  Which	
  is	
  correct?	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   16	
  
0’s	
  Rule	
  1	
  –	
  Leading	
  0’s	
  
•  Can	
  only	
  apply	
  to	
  leading	
  zeros…	
  otherwise	
  ambiguous	
  results	
  
•  Example	
  
–  3ffe : 1944 : 100 : a : 0 : bc : 2500 : d0b!
•  Could	
  be	
  either	
  
–  3ffe : 1944 : 0100 : 000a : 0000 : 00bc : 2500 : 0d0b!
–  3ffe : 1944 : 1000 : a000 : 0000 : bc00 : 2500 : d0b0!
–  Which	
  is	
  correct?	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   17	
  
0’s	
  Rule	
  2	
  –	
  Double	
  Colon	
  
•  Any	
  single,	
  con;guous	
  string	
  of	
  16-­‐bit	
  segments	
  consisCng	
  of	
  all	
  zeroes	
  
can	
  be	
  represented	
  with	
  a	
  double	
  colon.	
  
ff02 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0005 !
ff02 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 5 !
ff02 : : 5 !
!
ff02::5!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   18	
  
0’s	
  Rule	
  2	
  –	
  Double	
  Colon	
  
•  Only	
  a	
  single	
  conCguous	
  string	
  of	
  all-­‐zero	
  segments	
  can	
  be	
  represented	
  
with	
  a	
  double	
  colon.	
  	
  
•  Example:	
  
2001 : 0d02 : 0000 : 0000 : 0014 : 0000 : 0000 : 0095!
•  Both	
  of	
  these	
  are	
  correct	
  
2001 : d02 :: 14 : 0 : 0 : 95!
	
  
OR	
  
	
  
2001 : d02 : 0 : 0 : 14 :: 95!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   19	
  
0’s	
  Rule	
  2	
  –	
  Double	
  Colon	
  
•  However,	
  using	
  double	
  colon	
  more	
  than	
  once	
  creates	
  ambiguity	
  
•  Example	
  
	
  
2001:d02::14::95!
!
2001:0d02:0000:0000:0000:0014:0000:0095!
2001:0d02:0000:0000:0014:0000:0000:0095 !
2001:0d02:0000:0014:0000:0000:0000:0095

!
	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   20	
  
Network	
  Prefixes	
  
•  In	
  IPv4,	
  network	
  porCon	
  of	
  address	
  can	
  by	
  idenCfied	
  by	
  either	
  
–  Netmask:	
  	
  255.255.255.0!
–  Bitcount: 	
  /24!
•  Only	
  use	
  bitcount	
  with	
  IPv6	
  
	
  
3ffe:1944:100:a::/64!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   21	
  
Special	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  Default	
  route: 	
   	
   	
   	
   	
  ::/0!
•  Unspecified	
  Address: 	
   	
   	
  ::/128!
–  Used	
  in	
  SLAAC	
  (coming	
  later)	
  
•  Loopback/Local	
  Host: 	
   	
   	
  ::1/128!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   22	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   23	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   24	
  
Global	
  Unicast	
  Addresses	
  
•  Globally	
  routable	
  addresses	
  
–  RFC	
  3587	
  
	
  
•  3	
  parts	
  
–  48	
  bit	
  global	
  rou;ng	
  prefix	
  
•  Hierarchically-­‐structured	
  value	
  assigned	
  to	
  a	
  site	
  
•  Further	
  broken	
  down	
  into	
  Registry,	
  ISP	
  Prefix,	
  and	
  Site	
  Prefix	
  fields	
  
–  16	
  bit	
  Subnet	
  ID	
  
•  IdenCfier	
  of	
  a	
  subnet	
  within	
  a	
  site	
  
–  64(!)	
  bit	
  Interface	
  ID	
  
•  IdenCfy	
  an	
  interface	
  on	
  a	
  subnet	
  
•  MoCvated	
  by	
  expected	
  use	
  of	
  MAC	
  addresses	
  (IEEE	
  EUI-­‐64	
  idenCfiers)	
  in	
  SLAAC…	
  
–  Except	
  GUAs	
  that	
  start	
  with	
  ‘000…’	
  binary	
  
•  Used	
  for,	
  e.g.,	
  “IPv4-­‐Mapped	
  IPv6	
  Addresses”	
  (RFC	
  4308)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   25	
  
Global	
  Unicast	
  Addresses	
  
•  Current	
  ARIN	
  policy	
  is	
  to	
  assign	
  no	
  longer	
  than	
  /32	
  to	
  an	
  ISP	
  
–  American	
  Registry	
  for	
  Internet	
  Numbers	
  
–  hips://www.arin.net/policy/nrpm.html	
  
–  UCSC	
  allocaCon	
  is	
  2607:F5F0::/32	
  
•  IANA	
  currently	
  assigning	
  addresses	
  that	
  start	
  with	
  ‘001…’	
  binary	
  
–  2000::/3!
•  (2000:: - 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF)!
–  Supports	
  
•  Maximum	
  229	
  (536,870,912…	
  1/8	
  of	
  an	
  Internet	
  address	
  space	
  of)	
  ISPs	
  	
  
•  245	
  sites	
  (equivalent	
  to	
  8,192	
  IASs	
  of	
  sites!)	
  
•  ISP	
  can	
  delegate	
  a	
  minimum	
  of	
  216,	
  or	
  65,535	
  site	
  prefixes	
  
–  Difference	
  between	
  Global	
  Prefix	
  (48	
  bits)	
  and	
  ISP	
  Prefix	
  (32	
  bits)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   26	
  
Subnepng	
  GUAs	
  
•  Each	
  site	
  can	
  idenCfy	
  216	
  (65,535)	
  subnets	
  
2340:1111:AAAA:1::/64!
2340:1111:AAAA:2::/64!
2340:1111:AAAA:3::/64!
2340:1111:AAAA:4::/64!
...!
•  Subnet	
  has	
  address	
  space	
  of	
  264…	
  an	
  IAS	
  of	
  IASs!	
  
•  Can	
  extend	
  the	
  subnet	
  ID	
  into	
  the	
  interface	
  ID	
  porCon	
  of	
  the	
  address…	
  
–  Sacrifice	
  ability	
  to	
  use	
  EUI-­‐64	
  style	
  of	
  SLAAC…	
  
–  Maybe	
  not	
  a	
  bad	
  thing…	
  more	
  later	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   27	
  
These	
  are	
  huge	
  numbers!!	
  
•  Assume	
  average	
  /16’s	
  allocated	
  to	
  ISPs	
  and	
  /22’s	
  allocated	
  to	
  sites	
  in	
  IPv4	
  
•  And	
  this	
  keeps	
  assump/on	
  of	
  /64	
  subnets!	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   28	
  
IPv6	
  2000::/3	
  block	
  
DescripCon	
   Range	
   Count	
   Scale	
  vs	
  IPv4	
  
Total	
  #	
  ISPs	
   /3	
  –	
  /32	
   229	
  =	
  512M	
   9,362	
  
Total	
  #	
  Sites	
   /3	
  –	
  /48	
   242	
  =	
  4T	
   1.2M	
  
Sites/ISP	
   /48	
  –	
  /64	
   216	
  =	
  64K	
   1,024	
  
IPv4	
  class	
  A,	
  B,	
  and	
  C	
  blocks	
  
Total	
  #	
  ISPs	
   /16	
  *	
  7/8	
   57K	
  
Total	
  #	
  Sites	
   /22	
  *	
  7/8	
   3.6M	
  
Sites/ISP	
   /16	
  -­‐	
  /22	
   26	
  =	
  64	
  
IPv6	
  Address	
  Space	
  
•  Allocated	
  	
  
–  2000::/3	
  Global	
  Unicast	
  
–  FC00::/7	
  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  FE80::/10 	
  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  FF00::/8	
  MulCcast	
  
•  Accounts	
  for	
  a	
  bit	
  more	
  than	
  2125	
  
of	
  the	
  address	
  space.	
  
•  Unallocated	
  (“Reserved	
  by	
  IETF”)	
  
–  /3’s	
  –	
  4000::,	
  6000::,	
  8000::,	
  A000::,	
  C000::	
  
–  /4’s	
  –	
  1000::,	
  E000::	
  
–  /5’s	
  –	
  0800::,	
  F000::	
  
–  /6’s	
  –	
  0400::,	
  F800::	
  
–  /7’s	
  –	
  0200::	
  
–  /8’s	
  –	
  0000::,	
  0100::	
  
–  /9’s	
  –	
  FE00::	
  
–  /10’s	
  –	
  FEC0::	
  
•  Accounts	
  for	
  a	
  li>le	
  more	
  than	
  2127,	
  
or	
  more	
  than	
  half,	
  of	
  the	
  address	
  
space!!	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   29	
  
hip://www.iana.org/assignments/ipv6-­‐address-­‐space/ipv6-­‐address-­‐space.xml	
  
Problem	
  with	
  /64	
  Subnets	
  
•  Scanning	
  a	
  subnet	
  becomes	
  a	
  DoS	
  aiack!	
  
–  Creates	
  IPv6	
  version	
  of	
  264	
  ARP	
  entries	
  in	
  routers	
  
–  Exhaust	
  address-­‐translaCon	
  table	
  space	
  
•  SoluCons	
  
–  RFC	
  6164	
  recommends	
  use	
  of	
  /127	
  to	
  protect	
  router-­‐router	
  links	
  
–  RFC	
  3756	
  suggest	
  “clever	
  cache	
  management”	
  to	
  address	
  more	
  generally	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   30	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   31	
  
Link-­‐Local	
  Addresses	
  
•  ‘11111110 10…’	
  binary	
  (FE80::/10)	
  
–  According	
  to	
  RFC	
  4291	
  bits	
  11-­‐64	
  should	
  be	
  0’s…	
  so	
  really	
  FE80::/64?	
  
•  For	
  use	
  on	
  a	
  single	
  link.	
  
–  AutomaCc	
  address	
  configuraCon	
  
–  Neighbor	
  discovery	
  (IPv6	
  ARP)	
  
–  When	
  no	
  routers	
  are	
  present	
  
–  Routers	
  must	
  not	
  forward	
  
•  Addresses	
  “chicken-­‐or-­‐egg”	
  problem…	
  need	
  an	
  address	
  to	
  get	
  an	
  address.	
  
•  Address	
  assignment	
  done	
  unilaterally	
  by	
  node	
  (later)	
  
•  IPv4	
  has	
  link-­‐local	
  address	
  (169.254/16,	
  RFC	
  3927)	
  
–  Only	
  used	
  if	
  no	
  globally	
  routable	
  addresses	
  available	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   32	
  
Remaining	
  54	
  
bits	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   33	
  
Unique	
  Local	
  Addresses	
  
•  ‘1111110…’	
  binary	
  (FC00::/7)	
  
•  Globally	
  unique	
  addresses	
  intended	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
–  IPv6	
  equivalent	
  of	
  IPv4	
  RFC	
  1918	
  addresses	
  
•  Defined	
  in	
  RFC	
  4193	
  
–  Replace	
  “site	
  local”	
  addresses	
  defined	
  in	
  RFC	
  1884,	
  deprecated	
  in	
  RFC	
  3879	
  
•  Should	
  not	
  be	
  installed	
  in	
  global	
  DNS	
  
–  Can	
  be	
  installed	
  in	
  “local	
  DNS”	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   34	
  
Unique	
  Local	
  Addresses	
  
•  4	
  parts	
  
–  “L”	
  bit	
  always	
  1	
  
–  Global	
  ID	
  (40	
  bits)	
  randomly	
  generated	
  to	
  enforce	
  the	
  idea	
  that	
  these	
  
addresses	
  are	
  not	
  to	
  be	
  globally	
  routed	
  or	
  aggregated	
  
–  Subnet	
  ID	
  (16	
  bits)…	
  same	
  as	
  Globally	
  Unique	
  Subnet	
  ID	
  
–  Interface	
  ID	
  (64	
  bits)…	
  same	
  as	
  Globally	
  Unique	
  Interface	
  ID	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   35	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   36	
  
MulCcast	
  Addresses	
  
•  ‘11111111…’	
  binary	
  (FF00::/8)	
  
•  Equivalent	
  to	
  IPv4	
  mulCcast	
  (224.0.0.0/8)	
  
•  3	
  parts	
  
–  Flag	
  (4	
  bits)	
  
–  Scope	
  (4	
  bits)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   37	
  
Reserved	
  MulCcast	
  Addresses	
  
•  All	
  nodes	
  
–  FF01::1	
  –	
  interface-­‐local;	
  used	
  for	
  loopback	
  mulCcast	
  transmissions	
  
–  FF02::1	
  –	
  link-­‐local;	
  replaces	
  IPv4	
  broadcast	
  address	
  (all	
  1’s	
  host)	
  
•  All	
  routers	
  
–  FF01::2	
  (interface-­‐local),	
  FF02::2	
  (link-­‐local),	
  FF05::2	
  (site-­‐local)	
  
•  Solicited-­‐Node	
  mulCcast	
  
–  Used	
  in	
  Neighbor	
  Discovery	
  Protocol	
  (later)	
  
–  FF02::FF00:0/104	
  (FF02::FFXX:XXXX)!
–  Construct	
  by	
  replacing	
  ‘XX:XXXX’	
  above	
  with	
  low-­‐order	
  24	
  bits	
  of	
  a	
  nodes	
  unicast	
  or	
  
anycast	
  address	
  
–  Example	
  
•  For	
  unicast	
  address	
   	
   	
  4037::01:800:200E:8C6C	
  	
  
•  Solicited-­‐Node	
  mulCcast	
  is 	
  FF02::1:FF0E:8C6C!
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   38	
  
Types	
  of	
  IPv6	
  Addresses	
  
•  RFC	
  4291–	
  “IPv6	
  Addressing	
  Architecture”	
  
•  Global	
  Unicast	
  
–  Globally	
  routable	
  IPv6	
  addresses	
  
•  Link	
  Local	
  Unicast	
  
–  Addresses	
  for	
  use	
  on	
  a	
  given	
  subnet	
  
•  Unique	
  Local	
  Unicast	
  
–  Globally	
  unique	
  address	
  for	
  local	
  communicaCon	
  
•  Mul;cast	
  
•  Anycast	
  
–  A	
  unicast	
  address	
  assigned	
  to	
  interfaces	
  belonging	
  to	
  different	
  nodes	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   39	
  
Anycast	
  Addresses	
  
•  Allocated	
  from	
  unicast	
  address	
  space	
  
–  SyntacCcally	
  indisCnguishable	
  from	
  unicast	
  addresses	
  
•  An	
  address	
  assigned	
  to	
  more	
  than	
  one	
  node	
  
•  Anycast	
  traffic	
  routed	
  to	
  the	
  “nearest”	
  host	
  with	
  the	
  anycast	
  address	
  
•  Typically	
  used	
  for	
  a	
  service	
  (e.g.	
  local	
  DNS	
  servers)	
  
•  Nodes	
  must	
  be	
  configured	
  to	
  know	
  an	
  address	
  is	
  anycast	
  
–  Don’t	
  do	
  Duplicate	
  Address	
  DetecCon	
  
–  AdverCse	
  a	
  route?	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   40	
  
A	
  Node’s	
  Required	
  Addresses	
  
•  Link-­‐local	
  address	
  for	
  each	
  interface	
  
•  Configured	
  unicast	
  or	
  anycast	
  addresses	
  
•  Loopback	
  address	
  
•  All-­‐Nodes	
  mulCcast	
  interface	
  and	
  link	
  addresses	
  
•  Solicited-­‐Node	
  mulCcast	
  for	
  each	
  configured	
  unicast	
  and	
  anycast	
  address	
  
•  MulCcast	
  addresses	
  for	
  all	
  groups	
  the	
  node	
  is	
  a	
  member	
  of	
  
•  Routers	
  must	
  add	
  
–  Subnet-­‐Router	
  anycast	
  address	
  for	
  each	
  interface	
  
•  Subnet	
  prefix	
  with	
  all	
  0’s	
  host	
  part	
  
–  All-­‐Routers	
  mulCcast	
  address	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   41	
  
Red	
  =	
  new	
  for	
  IPv6	
  
Ques;on:	
  Will	
  ISPs	
  allocate	
  address	
  
blocks	
  to	
  (residenCal)	
  customers?	
  	
  
Ques;on:	
  Does	
  IPv6	
  eliminate	
  
the	
  need	
  for	
  NAT?	
  
Preparing	
  an	
  IPv6	
  Addressing	
  Plan	
  
•  hip://www.ripe.net/lir-­‐services/training/material/IPv6-­‐for-­‐LIRs-­‐Training-­‐Course/IPv6_addr_plan4.pdf	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   44	
  
Address	
  Assignment	
  
Assigning	
  Address	
  to	
  Interfaces	
  
•  StaCc	
  (manual)	
  assignment	
  
–  Needed	
  for	
  network	
  equipment	
  
•  DHCPv6	
  
–  Needed	
  to	
  track	
  who	
  uses	
  an	
  IP	
  address	
  
•  StateLess	
  Address	
  AutoConfiguraCon	
  (SLAAC)	
  
–  New	
  to	
  IPv6	
  
•  Describe	
  SLAAC	
  in	
  the	
  following…	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   46	
  
SLAAC	
  
•  RFC	
  4862	
  –	
  IPv6	
  Stateful	
  Address	
  AutoconfiguraCon	
  
•  Used	
  to	
  assign	
  unicast	
  addresses	
  to	
  interfaces	
  
–  Link-­‐Local	
  Unicast	
  
–  Global	
  Unicast	
  
–  Unique-­‐Local	
  Unicast?	
  
•  Goal	
  is	
  to	
  minimize	
  manual	
  configuraCon	
  
–  No	
  manual	
  configuraCon	
  of	
  hosts	
  
–  Limited	
  router	
  configuraCon	
  
–  No	
  addiConal	
  servers	
  
•  Use	
  when	
  “not	
  parCcularly	
  concerned	
  with	
  the	
  exact	
  addresses	
  hosts	
  use”	
  
–  Otherwise	
  use	
  DHCPv6	
  (RFC	
  3315)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   47	
  
SLAAC	
  Building	
  Blocks	
  
•  Interface	
  IDs	
  
•  Neighbor	
  Discovery	
  Protocol	
  
•  SLAAC	
  Process	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   48	
  
SLAAC	
  Building	
  Blocks	
  
•  Interface	
  IDs	
  
•  Neighbor	
  Discovery	
  Protocol	
  
•  SLAAC	
  Process	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   49	
  
Interface	
  IDs	
  
•  Used	
  to	
  idenCfy	
  a	
  unique	
  interface	
  on	
  a	
  link	
  
•  Thought	
  of	
  as	
  the	
  “host	
  porCon”	
  of	
  an	
  IPv6	
  address.	
  	
  
•  64	
  bits:	
  To	
  support	
  both	
  48	
  bit	
  and	
  64	
  bit	
  IEEE	
  MAC	
  addresses	
  
•  Required	
  to	
  be	
  unique	
  on	
  a	
  link	
  
•  Subnets	
  using	
  auto	
  addressing	
  must	
  be	
  /64s.	
  	
  	
  
•  EUI-­‐64	
  vs	
  Privacy	
  interface	
  IDs	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   50	
  
IEEE	
  EUI-­‐64	
  OpCon	
  for	
  Interface	
  ID	
  
•  Use	
  interface	
  MAC	
  address	
  
•  Insert	
  FFFE	
  to	
  convert	
  EUI-­‐48	
  to	
  EUI-­‐64	
  
•  FlipUniversal/Local	
  bit	
  to	
  “1”	
  
–  SecCon	
  2.5.1	
  RFC	
  4291	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   51	
  
Privacy	
  OpCon	
  for	
  Interface	
  ID	
  
•  Using	
  MAC	
  uniquely	
  idenCfies	
  a	
  host…	
  security/privacy	
  concerns!	
  
•  Microsou(!)	
  defined	
  an	
  alternaCve	
  soluCon	
  for	
  Interface	
  IDs	
  (RFC	
  4941)	
  
•  Hosts	
  generates	
  a	
  random	
  64	
  bit	
  Interface	
  ID	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   52	
  
Randomly	
  generated	
  
SLAAC	
  Building	
  Blocks	
  
•  Interface	
  IDs	
  
•  Neighbor	
  Discovery	
  Protocol	
  
•  SLAAC	
  Process	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   53	
  
NDP	
  
•  RFC	
  4861	
  –	
  Neighbor	
  Discovery	
  for	
  IPv6	
  
•  Used	
  to	
  
–  Determine	
  MAC	
  address	
  for	
  nodes	
  on	
  same	
  subnet	
  
–  Find	
  routers	
  on	
  same	
  subnet	
  
–  Determine	
  subnet	
  prefix	
  and	
  MTU	
  
–  Determine	
  address	
  of	
  local	
  DNS	
  server	
  (RFC	
  6106)	
  
•  Uses	
  5	
  ICMPv6	
  messages	
  
–  Router	
  Solicita;on	
  (RS)	
  –	
  request	
  routers	
  to	
  send	
  RA	
  
–  Router	
  Adver;sement	
  (RA)	
  –	
  router’s	
  address	
  and	
  subnet	
  parameters	
  
–  Neighbor	
  Solicita;on	
  (NS)	
  –	
  request	
  neighbor’s	
  MAC	
  address	
  (ARP	
  Request)	
  
–  Neighbor	
  Adver;sement	
  (NA)	
  –	
  MAC	
  address	
  for	
  an	
  IPv6	
  address	
  (ARP	
  Reply)	
  
–  Redirect	
  –	
  inform	
  host	
  of	
  a	
  beier	
  next	
  hop	
  for	
  a	
  desCnaCon	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   54	
  
NDP	
  RS	
  &	
  RA	
  
•  Router	
  Solicita;on	
  (RS)	
  	
  
–  Originated	
  by	
  hosts	
  to	
  request	
  that	
  a	
  router	
  send	
  an	
  RA	
  
–  Source	
  =	
  unspecified	
  (::)	
  or	
  link-­‐local	
  address,	
  
–  DesCnaCon	
  =	
  All-­‐routers	
  mulCcast	
  (FF02::2)	
  
•  Router	
  Adver;sement	
  (RA)	
  	
  
–  Originated	
  by	
  routers	
  to	
  adverCse	
  their	
  address	
  and	
  link-­‐specific	
  parameters	
  
–  Sent	
  periodically	
  and	
  in	
  response	
  to	
  Router	
  SolicitaCon	
  messages	
  
–  Source	
  =	
  link-­‐local	
  address,	
  
–  DesCnaCon	
  =	
  All-­‐nodes	
  mulCcast	
  (FF02::1)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   55	
  
RA	
  (Address,	
  prefix,	
  link	
  MTU)	
  
RS	
  (Need	
  RA	
  from	
  
Router)	
  
ipv6 unicast-routing!
NDP	
  NS	
  &	
  NA	
  
•  Neighbor	
  Solicita;on	
  (NS)	
  
–  Request	
  target	
  MAC	
  address	
  while	
  providing	
  target	
  of	
  source	
  (IPv4	
  ARP	
  Request)	
  
–  Used	
  to	
  resolve	
  address	
  or	
  verify	
  reachability	
  of	
  neighbor	
  
–  Source	
  =	
  unicast	
  or	
  “::”	
  (DAD)	
  
–  DesCnaCon	
  =	
  target	
  address	
  or	
  solicited-­‐node	
  mulCcast	
  (FF02::1:FF:0/104	
  with	
  
last	
  24	
  bits	
  of	
  target)	
  
•  Neighbor	
  Adver;sement	
  (NA)	
  
–  AdverCse	
  MAC	
  address	
  for	
  given	
  IPv6	
  address	
  (IPv4	
  Reply)	
  
–  Respond	
  to	
  NS	
  or	
  communicate	
  MAC	
  address	
  change	
  
–  Source	
  =	
  unicast,	
  desCnaCon	
  =	
  NS’s	
  source	
  or	
  all-­‐nodes	
  mulCcast	
  (if	
  source	
  “::”)	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   56	
  
ipv6 unicast-routing!
NS	
  (Request	
  for	
  another	
  
node’s	
  Link	
  Layer	
  Address)	
  
NA	
  (Sent	
  in	
  
response	
  to	
  NS)	
  
Duplicate	
  Address	
  DetecCon	
  
•  Duplicate	
  Address	
  Detec;on	
  (DAD)	
  used	
  to	
  verify	
  address	
  is	
  unique	
  in	
  
subnet	
  prior	
  to	
  assigning	
  it	
  to	
  an	
  interface	
  
•  MUST	
  take	
  place	
  on	
  all	
  unicast	
  addresses,	
  regardless	
  of	
  whether	
  they	
  are	
  
obtained	
  through	
  stateful,	
  stateless	
  or	
  manual	
  configuraCon	
  
•  MUST	
  NOT	
  be	
  performed	
  on	
  anycast	
  addresses	
  
•  Uses	
  Neighbor	
  SolicitaCon	
  and	
  Neighbor	
  AdverCsement	
  messages	
  
•  NS	
  sent	
  to	
  solicited-­‐node	
  mulCcast;	
  if	
  no	
  NA	
  received	
  address	
  is	
  unique	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   57	
  
Duplicate	
  Address	
  DetecCon	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   58	
  
My	
  Global	
  Address	
  is	
  	
  
2340:1111:AAAA:1:213:19FF:FE7B:5004	
  
“TentaCve”:	
  Need	
  to	
  do	
  Duplicate	
  Address	
  DetecCon	
  
NS	
  (Neighbor	
  SolicitaCon)	
  
-­‐	
  Target	
  Address	
  =	
  2340:1111:AAAA:1:213:19FF:FE7B:5004	
  
Des;na;on:	
  Solicited-­‐Node	
  MulCcast	
  Address	
  =	
  	
  
FF02::1::FF7B:5004
I	
  need	
  to	
  make	
  sure	
  nobody	
  
else	
  has	
  this	
  Global	
  Unicast	
  
Address…	
  
SLAAC	
  Building	
  Blocks	
  
•  Interface	
  IDs	
  
•  Neighbor	
  Discovery	
  Protocol	
  
•  SLAAC	
  Process	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   59	
  
SLAAC	
  Steps	
  
•  Select	
  link-­‐local	
  address	
  
•  Verify	
  “tentaCve”	
  address	
  not	
  in	
  use	
  by	
  another	
  host	
  with	
  DAD	
  
•  Send	
  RS	
  to	
  solicit	
  RAs	
  from	
  routers	
  
•  Receive	
  RA	
  with	
  
–  router	
  address,	
  
–  subnet	
  MTU,	
  
–  subnet	
  prefix,	
  
–  local	
  DNS	
  server	
  (RFC	
  6106)	
  
•  Generate	
  global	
  unicast	
  address	
  
•  Verify	
  address	
  is	
  not	
  in	
  use	
  by	
  another	
  host	
  with	
  DAD	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   60	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   61	
  
NS	
  (Neighbor	
  SolicitaCon)	
  
Make	
  sure	
  Link-­‐local	
  address	
  is	
  unique	
  
DAD:	
  Okay	
  if	
  no	
  NA	
  returned	
  
	
  DesCnaCon:	
  Solicited-­‐Node	
  MulCcast	
  Address!
Target	
  address	
  =	
  Link-­‐local	
  address	
  
A	
  Link-­‐local	
  Address	
  =	
  	
  
Link-­‐local	
  Prefix	
  +	
  Interface	
  IdenCfier	
  (EUI-­‐64	
  format)	
  
FE80	
  [64	
  bits]	
  	
  	
  	
  	
  +	
  [48	
  bit	
  MAC	
  u/l	
  flipped	
  +	
  16	
  bit	
  FFFE]	
  
RS	
  (Router	
  SolicitaCon)	
  
Get	
  Prefix	
  and	
  other	
  informaCon	
  
RA	
  (Router	
  AdverCsement)	
  
Source	
  =	
  Link-­‐local	
  address	
  
DesCn	
  	
  =	
  FF02::1	
  All	
  nodes	
  mulCcast	
  address	
  
Query	
  	
  	
  =	
  Prefix,	
  Default	
  Router,	
  MTU,	
  opCons	
  
IPv6	
  Address	
  =	
  	
  
Prefix	
  +	
  Interface	
  ID	
  (EUI-­‐64	
  format)	
  
[64	
  bits]	
  +	
  [48	
  bit	
  MAC	
  u/l	
  flipped	
  +	
  16	
  bit	
  FFFE]	
  
NS	
  (Neighbor	
  SolicitaCon)	
  
Make	
  sure	
  IPv6	
  Address	
  is	
  unique	
  
Target	
  Address	
  =	
  IPv6	
  Address	
  
DAD:	
  Okay	
  if	
  no	
  NA	
  returned	
  
Make	
  sure	
  Link-­‐local	
  address	
  is	
  unique	
  
Create	
  Link-­‐local	
  address	
  
Get	
  Network	
  Prefix	
  to	
  create	
  Global	
  unicast	
  address	
  
DAD	
  
Prefix	
  Leases	
  
•  Prefix	
  informaCon	
  contained	
  in	
  RA	
  includes	
  lifeCme	
  informaCon	
  
–  Preferred	
  life;me:	
  when	
  an	
  address’s	
  preferred	
  lifeCme	
  expires	
  SHOULD	
  only	
  
be	
  used	
  for	
  exisCng	
  communicaCons	
  
–  Valid	
  life;me:	
  when	
  an	
  address’s	
  valid	
  lifeCme	
  expires	
  it	
  MUST	
  NOT	
  be	
  used	
  
as	
  a	
  source	
  address	
  or	
  accepted	
  as	
  a	
  desCnaCon	
  address.	
  
•  Unsolicited	
  RAs	
  can	
  reduce	
  prefix	
  lifeCme	
  values	
  
–  Can	
  be	
  used	
  to	
  force	
  re-­‐addressing	
  
Spring	
  2013	
   CE	
  151	
  -­‐	
  Advanced	
  Networks	
   62	
  
Ques;on:	
  Is	
  SLAAC	
  really	
  an	
  
advantage	
  over	
  DHCPv6?	
  
The	
  End