第5章 IPに関連する技術とIPｖ6 4403098 山口哲平 1 目次 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol ) NAT (Network Address Translator) セキュリティに関する技術品質保証とRSVP,MPLS IPv6 (IP version 6) ICMPv6 IPv6のヘッダフォーマット 2 5.1 DHCP （Dynamic Host Configuration Protocol） 4403058 高田真希 3 DHCP  プラグ＆プレイを可能にするDHCP  DHCPがないと？  DHCPの仕組み 4 5.1.1 プラグ＆プレイを可能にするDHCP  顧客からのリクエストに対して自動的にIPアドレスを割り当てるプロトコル   IPアドレスの設定を自動化配布するIPアドレスの一括管理 ↓ ネットワークに接続しただけで、 TCP/IPによる通信ができる ∥ プラグ＆プレイが実現 5 DHCPがないと？   管理者の負担が大きい自由にコンピュータをネットワークに接続できない 6 5.1.2 DHCPの仕組み 1  DHCPを利用するには    DHCPサーバを立ち上げ IPアドレスの設定その他、必要事項の設定例）    サブネットマスク経路制御の情報 DSNサーバーのアドレス 7 DHCPの仕組み 2  IPアドレス取得の流れ 1 DHCP発見パケット送信（顧客→サーバー）宛先＝255.255.255.255 （ブロードキャストアドレス）送信元＝0.0.0.0. （わからない） 8 DHCPの仕組み 3  IPアドレス取得の流れ 2 DHCP提供パケット送信（サーバー→顧客） DHCP要求パケット送信（顧客→サーバー） DHCP確認応答パケット（サーバー→顧客） 9 DHCPの仕組み 3 図クライアントクライアント ①DHCP発見パケット ②DHCP提供パケット 1ネットワーク設定 2要求許可 ③DHCP要求パケット ④DHCP確認応答パケット 10 DHCPの仕組み 4  障害が起こると IPアドレスが配られなくなるため、セグメント内すべて通信不能になる ↓ 複数のDHCPサーバーを起動したほうがよい 11 DHCPの仕組み 5  複数のDHCPサーバーを起動するには  DHCPサーバー IPアドレス配布前にICMPエコー要求パケットを送信 ↓ 返事が来ないことを確認  DHCPクライアント ARP要求パケットを送信 ↓ 応答がこないことを確認 12 DHCPの仕組み 6  DHCPによる設定＝制限時間付き ↓ クライアント：DHCP要求パケットを送信 ∥ 延長を通知 13 5.2 NAT （Network Address Translator） 4403058 高田真希 14 NAT  NATとは  NATによるアドレス変換  NATの問題点 15 NATとは  プライベートIPをグローバルIPに変換  背景 LAN内で全部のホストが常に、インターネットと通信している訳ではない＝IPアドレスの無駄遣い ↓ NAT使用で改善 16 NATによるアドレス変換  ローカルエリアネットワーク ↓ NAT対応ルータ（IPヘッダのアドレスを交換） ↓ インターネット ↓ サーバー 17 NATによるアドレス交換図ローカルエリアネットワーククライアントA クライアントB 192.168.1.10 192.168.1.11 インターネットサーバー 210.81.150.5 NAT対応ルータ送信元 192.168.1.10 61.206.142.41 送信元 61.206.142.41 18 NATの問題点     高速転送処理のNATを安価で作れない外部から内部のサーバーに接続不可異常動作して再起動すると全てのTCPコネクションがリセット切り替えるようにNATを2台用意しても TCPコネクションは必ず切れる ↓ NATの必要がないIPｖ６へ 19 5.3 セキュリティに関する技術 4403056 背山有梨 20 5.3.1 ファイアウォール   ネットワークをインターネットに接続する場所に設置されるファイアウォールを通過するパケットを、一定の条件の下に許可（破棄）する・・・これら機能は、ネットワーク層からアプリケーション層までの幅広い技術要素を組み合わせて実現 21 ファイアウォールの種類    パケットフィルタリングタイプ・・・指定されたパケットのみを通過させるアプリケーションゲートウェイタイプ・・・アプリケーションを介在させ、不正な接続を遮断する NATタイプ・・・必要なホストのアドレスしか公開しない 22 5.3.2 暗号化   第三者への漏洩を防ぎ、機密性の高い情報の送受信を実現するための技術暗号化技術もOSI参照モデルの各階層ごとに存在し、相互通信を保証している 23 階層別の暗号化技術     アプリケーション・・・SSH、SSL-Telnet、PETなど遠隔ログイントランスポート、セッション・・・SSL/TLS、SOCKS V5の暗号化ネットワーク・・・IPsec データリンク・・・Ethenet、WANの暗号か装置など 24 5.3.3 認証    ある知識を所有することによる認証・・・パスワードや暗証番号などを利用するあるものを持っていることによる認証・・・アプリケーションを介在させ不正な接続を遮断するある特徴を持っていることによる認証・・・指紋や目の瞳孔などを利用する 25 5.3.4 IPセキュリティとVPN    VIPとは「暗号化」や「認証」の技術を利用して構築従来は、専用回線による私的なネットワークを利用し、物理的に盗聴や改ざんを防止専用回線の費用が高いという問題点解決のためインターネットを利用した仮想的な私的ネットワークが利用される 26 5.4 品質保証とRSVP, MPLS 4403048 椎葉洋 27 5.4.1 品質保証とは  IPプロトコルの変化  「ベストエフォート」のプロトコルとして設計、開発問題点  通信回線が混雑すると通信性能が急激に低下し、大量のパケットが喪失する IPを使った通信に「品質保証」が要求される 28 5.4.2 品質保証の仕組み  パケットの優先制御   品質保証の必要なパケットを特別扱いする優先しないパケットから廃棄する特徴   品質保証されるパケットでも、保証される品質以上のパケットが流れてきたときには廃棄される通信時のみに必要となる動的な品質設定が必要になる 29 RSVP (Resource Reservation Protocol)  動的品質保証制御をするプロトコル  受信側から送信側へ制御パケットが流し、間に存在するルーターの品質保証の設定を行うフローをセットアップするプロトコルと呼ばれる 30 5.4.3 品質保証とMPLS  「ラベル」の設定  品質制御実現のためルーターのパケット転送処理の高速化が必要になる。  ハードウェアによる高速な転送処理  ラベルスイッチング技術の利用  IPパケットに「ラベル」値を設定、これを元に転送する。 31 MPLS (Multiprotocol Label Switching)  ISP内通信のラベルスイッチング技術   IPヘッダの前に32ビットのラベルを付加し転送 MPLSネットワーク外へ出るときはラベルを取り除く特徴   固定長のラベルを使用する→処理が単純になる必要な数だけ設定すればよい→データ処理量が少ないハードウェア化が容易 IPプロトコルによらない高速転送処理 32 5.5 IPv6 (IP version 6) 4403098 山口哲平 33 5.5.1 IPｖ６が必要な理由     IPアドレス枯渇問題の根本的解決のために標準化されたインターネットプロトコル IPv4：4 octet(32 bit)からIPv6：16 octet(128 bit)へ IPｖ４に対する不満解消 IPｖ４との互換性 34 5.5.2 IPv6の特徴     IPアドレスの拡大と経路制御表の集約パフォーマンスの向上プラグ＆プレイ機能を必須にする認証機能や暗号化機能を採用する 35 5.5.3 IPv6でのIPアドレスの表記方法   IPｖ６のIPアドレスは128ビット長（38桁） 2進数による表現 1111111011011100 : 1011101010011000 : 0111011001010100 : 0011001000010000 : 1111111011011100 : 1011101010011000 : 0111011001010100 : 0011001000010000 16進数による表現 FEDC : BA98 : 7654 : 3210 : FEDC : BA98 : 7654 : 3210 IPによるIPアドレスの省略例 2進数による表現 0001000010000000 : 0000000000000000 : 0000000000000000 : 0000000000000000 : 0000000000001000 : 0000100000000000 : 0010000000001100 : 0100000101111010 16進数による表現 1080 : 0 : 0 : 0 : 8 : 800 : 200C : 417A →1080 : : 8 : 800 : 200C : 417A（省略時） 36 5.5.4 IPｖ6のアドレスアーキテクチャ  IPアドレスの先頭のビットで種類を区別ルーターハブサイトローカルアドレス 1111 1110 11 特定の拠点内で使われるアドレスグロバルアドレス 001 ハブリンクローカルアドレス 1111 1110 10 単一リンクの範囲で使われるアドレス 37 5.5.5 IPv6のグロバルIPアドレのフォーマット FP 3bit TLA ID 13bit RES 8bit NLA ID 24bit SLA ID 16bit Interface ID 64bit インタフェースの識別子広域ネットワークサイト部ネットワーク部 FP：アドレスフォーマットの識別子（001） TLA ID：Top-Level Aggregation Identifier （公的にバケットを配送するサービス提供者） RES：Reserved（将来のための予約ビット） NLA：Next-Level Aggregation Identifier （TLAにパケットを配送してもらう組織の識別子） SLA：Site-Level Aggregation Identifier （組織内部のサブネットワークの識別子） Interface ID：Interface Identifier（MAC アドレス）ホスト部 38 5.5.6 IPv6での分割化処理  IPｖ６では分割化は始点ホストのみ  経路MTU探索宛先ノードまで，もっとも小さい値のリンク MTUを経路MTU 調べる送信元のホストで経路MTUの大きさにデータを分割する IPｖ６の最小MTUは1280オクテット 39 5.6 ICMPv6 4403005 石原真樹 40 5.6.1 ICMPｖ６の役割   IPv6のICMPはIPｖ4のICMPよりも役割が非常に大きく、ICMPｖ6がなければIPｖ6による通信はできない IPｖ6では、IPアドレスからMACアドレスを調べるプロトコルが、ICPMの近隣探索メッセージになった 41 ICMPｖ６の分類   タイプ0～127はエラーメッセージタイプ128～142は情報メッセージこの中でも、タイプ133～137までを近隣探索メッセージと呼ぶ 42 ICMPｖ６のエラーメッセージ 43 ICMPｖ６の情報メッセージ 44 5.6.2 近隣探索   IPｖ6アドレスとMACアドレスの対応関係を調べる時に使われる近隣要請メッセージでMACアドレスを問い合わせて、近隣告知メッセージでMACアドレスを通知してもらう 45 IPｖ６でのMACアドレスの問い合わせ 46 IPｖ６でのプラグアンドプレイ機能    IPv6ではプラグアンドプレイ機能を実現するために、DHCPサーバがない環境下でも IPアドレスを自動設定することができる｡ルータがないネットワークでは、MACアドレスを使ってリンクローカルアドレスを使用する。ルータがあるネットワークでは、ルータ要請メッセージ、ルータ告知メッセージを使用して設定する。 47 IPアドレスの自動設定 48 5.7 IPv6のヘッダフォーマット 4403093 宮本佳徳 49 IPv6のヘッダフォーマット 50 IPv6のヘッダフォーマット   ルーターの処理を軽減するためIPのヘッダのチェックサムは省略された分割処理のための識別子などはオプションになった 51 IPv6のヘッダフォーマット   バージョン(version)・・・バージョンフィールドはIPv4と同じ４ビット長、IPv6のバージョンは6 トラフィッククラス(Traffic Class)・・・IPv4の TOSにあたるフィールドで、長さは８ビット。 (削除される予定だったが今後の研究に期待する形で復活) 52 IPv6のヘッダフォーマット   フローラベル(Flow Label)・・・品質制御に利用されることを想定されたフィールドで、２０ビットの長さを持つペイロードの長さ(payload Length)・・・ペイロードとはパケットのデータ部を意味する。 IPv6ではIPv6のヘッダを除いた部分の長さを表す。またこのフィールドは１６ビット長なので、データの最大サイズは65535オクテットになる 53 IPv6のヘッダフォーマット     次のヘッダ(next Header)・・・IPｖ４でいうとPROT にあたる、ただしTCPやUDPなどのプロトコルだけではなく、IPｖ６のオプションがある場合にはここで指定ホップリミット(Hop Limit)・・・８ビットで構成。ルーターを通過するたびに１つずつ減らされ、０になったらそのIPデータグラムは破棄される送信元IPアドレス(Source Address)・・・128ビットで構成、送信元のIPアドレスを表す宛先IPアドレス(Destination Address)・・・128 ビットで構成、宛先のIPアドレスを表す 54 5.7.1 IPv6拡張ヘッダ   ＩＰｖ６のヘッダとＴＣＰやＵＤＰのヘッダの間に挿入数の制限がない 55