IPv6 Neighbor Discovery 프로토콜

IPv6은 RFC 2461, Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)에 설명된 Neighbor Discovery 프로토콜을 사용합니다. 주요 Neighbor Discovery 기능에 대한 개요는 System Administration Guide: IP Services의 IPv6 Neighbor Discovery Protocol Overview를 참조하십시오.

이 절에서는 Neighbor Discovery 프로토콜의 다음 기능에 대해 설명합니다.

• Neighbor Discovery에서 제공하는 ICMP 메시지

• 자동 구성 프로세스

• 이웃 요청 및 연결 불가

• 중복 주소 감지 알고리즘

• ARP 및 관련 IPv4 프로토콜과 Neighbor Discovery 비교

Neighbor Discovery에서 제공하는 ICMP 메시지

Neighbor Discovery에서는 5개의 새 ICMP(Internet Control Message Protocol) 메시지를 정의합니다. 이 메시지의 목적은 다음과 같습니다.

• 라우터 요청 – 인터페이스가 사용으로 설정되면 호스트에서 라우터 요청 메시지를 보낼 수 있습니다. 유도는 라우터 알림을 다음 예정 시간에 생성하는 대신 즉시 생성하도록 라우터에 요청합니다.

• 라우터 알림 – 라우터는 자신의 존재, 다양한 링크 매개변수 및 다양한 인터넷 매개변수를 알립니다. 라우터 알림은 정기적으로 수행되거나 라우터 요청 메시지에 대한 응답으로 수행됩니다. 라우터 알림에는 온-링크 결정 또는 주소 구성에 사용되는 접두어, 제안되는 홉 한계 값 등이 포함됩니다.

• 이웃 요청 – 노드가 이웃의 링크 계층 주소를 확인하기 위해 이웃 요청 메시지를 전송합니다. 이웃 요청 메시지는 캐시된 링크 계층 주소를 통해 여전히 이웃에 연결할 수 있는지 확인할 목적으로도 전송됩니다. 이웃 요청은 중복 주소 감지에도 사용됩니다.

• 이웃 알림 – 노드가 이웃 요청 메시지에 대한 응답으로 이웃 알림 메시지를 전송합니다. 또한 링크 계층 주소 변경을 알리기 위해 요청되지 않은 이웃 알림도 전송합니다.

• 재지정 – 라우터는 재지정 메시지를 사용하여 보다 나은 대상의 첫번째 홉을 호스트에 알리거나 대상이 동일한 링크에 있음을 알립니다.

자동 구성 프로세스

이 절에서는 자동 구성 중 인터페이스에서 수행하는 일반적인 단계에 대해 간략히 설명합니다. 자동 구성은 멀티캐스트 가능 링크에서만 수행됩니다.

1. 예를 들어 멀티캐스트 가능 인터페이스는 노드의 시스템 시작 중에 사용으로 설정됩니다.

2. 노드는 인터페이스에 대한 링크 로컬 주소를 생성하여 자동 구성 프로세스를 시작합니다.

   링크 로컬 주소는 인터페이스의 MAC(매체 액세스 제어) 주소에서 생성됩니다.

3. 노드가 임시 링크 로컬 주소를 대상으로 포함하는 이웃 요청 메시지를 전송합니다.

   이 메시지의 목적은 예상 주소를 링크의 다른 노드에서 아직 사용하고 있지 않음을 확인하는 것입니다. 확인 후 링크 로컬 주소를 인터페이스에 지정할 수 있습니다.

   1. 다른 노드에서 이미 제안된 주소를 사용하고 있는 경우 주소가 이미 사용 중임을 나타내는 이웃 알림을 노드에서 반환합니다.

   2. 다른 노드에서도 동일한 주소를 사용하려고 하는 경우 해당 노드에서도 대상에 대한 이웃 요청을 전송합니다.

      이웃 요청 전송/재전송 횟수 및 연속 요청 간격은 링크별로 다릅니다. 필요한 경우 이러한 매개변수를 설정할 수 있습니다.

4. 노드에서 예상 링크 로컬 주소가 고유하지 않다고 판단될 경우 자동 구성이 중지됩니다. 이 경우 인터페이스의 링크 로컬 주소를 수동으로 구성해야 합니다.

   간단하게 복구하려면 기본 식별자를 대체하는 대체 인터페이스 ID를 제공하면 됩니다. 그러면 고유한 새 인터페이스 ID를 사용하여 자동 구성 방식이 다시 시작될 수 있습니다.

5. 노드에서 예상 링크 로컬 주소가 고유하다고 판단될 경우 노드가 주소를 인터페이스에 지정합니다.

   이 경우 노드가 이웃 노드와 IP 레벨로 연결됩니다. 나머지 자동 구성 단계는 호스트에 의해서만 수행됩니다.

라우터 알림 획득

자동 구성의 다음 단계는 라우터 알림을 확보하거나 라우터가 없음을 확인하는 것입니다. 라우터가 있을 경우 호스트에서 수행해야 하는 자동 구성의 유형을 지정하는 라우터 알림이 전송됩니다.

라우터는 라우터 알림을 정기적으로 전송합니다. 그러나 연속 알림 간격은 일반적으로 자동 구성을 수행하는 호스트의 대기 시간보다 깁니다. 알림을 신속하게 확보하기 위해 호스트는 하나 이상의 라우터 요청을 모든 라우터 멀티캐스트 그룹에 전송합니다.

접두어 구성 변수

라우터 알림에는 또한 Stateless 주소 자동 구성이 접두어를 생성하는 데 사용되는 정보를 포함하는 접두어 변수도 있습니다. 라우터 알림의 Stateless Address Autoconfiguration(Stateless 주소 자동 구성) 필드는 개별적으로 처리됩니다. 접두어 정보를 포함하는 한 옵션 필드 즉, Address Autoconfiguration(주소 자동 구성) 플래그는 옵션이 Stateless 자동 구성에도 적용되는지 여부를 나타냅니다. 이 옵션 필드가 적용되는 경우 추가 옵션 필드에 서브넷 접두어가 수명 값과 함께 포함됩니다. 이 값은 접두어로부터 생성된 주소가 선호 및 유효 주소로 유지되는 시간을 나타냅니다.

라우터에서는 라우터 알림을 정기적으로 생성하기 때문에 호스트는 계속 새로운 알림을 수신합니다. IPv6 지원 호스트는 각 알림에 포함된 정보를 처리합니다. 그런 다음 정보를 추가합니다. 호스트는 또한 이전 알림에서 수신된 정보를 새로 고칩니다.

주소 고유성

보안을 위해 모든 주소는 인터페이스에 지정되기 전에 고유한지 테스트해야 합니다. Stateless 자동 구성을 통해 생성되는 주소마다 상황이 다릅니다. 주소의 고유성은 주로 인터페이스 ID에서 구성되는 주소 부분에 의해 결정됩니다. 따라서 노드에서 이미 링크 로컬 주소의 고유성이 확인된 경우 추가 주소를 개별적으로 테스트할 필요가 없습니다. 주소는 동일한 인터페이스 ID에서 생성되어야 합니다. 반대로, 수동으로 확보된 모든 주소는 개별적으로 고유한지 테스트해야 합니다. 어떤 사이트의 시스템 관리자는 중복 주소 감지를 수행할 때 발생하는 오버헤드가 이점을 능가한다고 생각합니다. 이 사이트의 경우 인터페이스별 구성 플래그를 설정하여 중복 주소 감지 사용을 사용 안함으로 설정할 수 있습니다.

호스트가 라우터 알림을 기다리는 동안 링크 로컬 주소를 생성하고 고유성을 확인하면 자동 구성 프로세스를 신속하게 수행할 수 있습니다. 라우터는 라우터 요청에 대한 응답을 몇 초 동안 지연시킬 수 있습니다. 따라서 두 단계를 연속해서 수행할 경우 자동 구성을 완료하는 데 필요한 총 시간이 상당히 길어질 수 있습니다.

이웃 요청 및 연결 불가

Neighbor Discovery는 이웃 요청 메시지를 사용하여 둘 이상의 노드에 동일한 유니캐스트 주소가 지정되었는지 확인합니다. 이웃 연결 불가 감지는 이웃 오류 또는 이웃에 대한 정방향 경로 오류를 찾아냅니다. 이 감지의 경우 이웃으로 전송된 패킷이 실제로 해당 이웃에 도달했다는 긍정적인 확인이 필요합니다. 이웃 연결 불가 감지는 또한 노드의 IP 계층에서 패킷이 올바르게 처리되고 있는지도 확인합니다.

이웃 연결 불가 감지는 상위 계층 프로토콜 및 이웃 요청 메시지라는 두 소스에서 보내는 확인을 사용합니다. 가능한 경우 상위 계층 프로토콜은 연결이 진행 중이라는 긍정적인 확인을 제공합니다. 예를 들어 새 TCP 긍정 응답이 수신될 경우 이전에 전송된 데이터가 올바르게 전달되었음이 확인됩니다.

노드가 상위 계층 프로토콜로부터 긍정적인 확인을 받지 못할 경우 유니캐스트 이웃 요청 메시지를 전송합니다. 이 메시지는 다음 홉에서 연결 가능성을 확인해 주는 이웃 알림을 요청합니다. 불필요한 네트워크 트래픽을 줄이려면 노드가 활발하게 패킷을 전송하는 이웃에게만 검사 메시지를 전송해야 합니다.

중복 주소 감지 알고리즘

구성된 모든 주소가 특정 링크에서 고유한지 확인하기 위해 노드는 주소에 대해 중복 주소 감지 알고리즘을 실행합니다. 주소를 인터페이스에 지정하기 전에 노드에서 이 알고리즘을 실행해야 합니다. 중복 주소 감지 알고리즘은 모든 주소에 대해 수행됩니다.

이 절에 설명된 자동 구성 프로세스는 라우터가 아닌 호스트에만 적용됩니다. 호스트 자동 구성에는 라우터가 알리는 정보가 사용되므로 라우터를 다른 방식으로 구성해야 합니다. 그러나 라우터는 이 장에 설명된 방식을 사용하여 링크 로컬 주소를 생성합니다. 또한 라우터는 주소를 인터페이스에 지정하기 전에 모든 주소에 대한 중복 주소 감지 알고리즘을 성공적으로 전달합니다.

프록시 알림

대상 주소 대신 패킷을 수락하는 라우터는 비대체 이웃 알림을 발행할 수 있습니다. 라우터는 이웃 요청에 응답할 수 없는 대상 주소에 대한 패킷을 수락할 수 있습니다. 현재는 프록시 사용이 지정되어 있지 않습니다. 그러나 프록시 알림을 사용하면 오프 링크가 이동된 모바일 노드와 같은 경우를 잠재적으로 처리할 수 있습니다. 프록시 사용은 이 프로토콜을 구현하는 노드를 처리하는 일반적인 방식은 아닙니다.

인바운드 로드 균형 조정

복제된 인터페이스를 포함하는 노드의 경우 동일한 링크의 여러 네트워크 인터페이스에서 패킷 수신 로드에 대한 균형을 조정해야 합니다. 이러한 노드에서는 여러 개의 링크 로컬 주소가 동일한 인터페이스에 지정되어 있습니다. 예를 들어 한 개의 네트워크 드라이버가 여러 네트워크 인터페이스를 링크 로컬 주소가 여러 개인 하나의 논리적 인터페이스로 표시할 수 있습니다.

로드 균형 조정은 라우터가 소스 링크 로컬 주소를 라우터 알림 패킷에서 생략하는 방식으로 처리됩니다. 따라서 이웃은 이웃 요청 메시지를 사용하여 라우터의 링크 로컬 주소를 알아내야 합니다. 그러면 요청을 발행한 주체에 따라 달라지는 링크 로컬 주소가 반환된 이웃 알림 메시지에 포함될 수 있습니다.

링크 로컬 주소 변경

링크 로컬 주소가 변경되었음을 알고 있는 노드는 요청되지 않은 멀티캐스트 이웃 알림 패킷을 전송할 수 있습니다. 이 노드의 경우 멀티캐스트 패킷을 모든 노드에 전송하여 잘못된 캐시된 링크 로컬 주소를 업데이트할 수 있습니다. 요청되지 않은 알림은 성능 향상을 위한 목적으로만 전송됩니다. 이웃 연결 불가 감지 알고리즘은 지연이 다소 길어지더라도 모든 노드가 새로운 주소를 안정적으로 검색할 수 있도록 해줍니다.

ARP 및 관련 IPv4 프로토콜과 Neighbor Discovery 비교

IPv6 Neighbor Discovery 프로토콜의 기능은 IPv4 프로토콜의 ARP(Address Resolution Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol) 라우터 검색 및 ICMP 재지정을 결합한 것입니다. IPv4에는 이웃 연결 불가 감지에 대해 일반적으로 합의된 프로토콜이나 방식이 없습니다. 그러나 호스트 요구 사항에 사용 불능 게이트웨이 감지에 대한 알고리즘이 지정되어 있습니다. 사용 불능 게이트웨이 감지는 이웃 연결 불가 감지를 통해 해결되는 문제의 일부입니다.

다음은 Neighbor Discovery 프로토콜을 관련 IPv4 프로토콜 세트와 비교한 목록입니다.

• 라우터 검색은 기본 IPv6 프로토콜 세트의 일부입니다. IPv6 호스트의 경우 라우터를 찾기 위해 경로 지정 프로토콜을 snoop할 필요가 없습니다. IPv4의 경우 라우터를 찾기 위해 ARP, ICMP 라우터 검색 및 ICMP 재지정을 사용합니다.

• IPv6 라우터 알림은 링크 로컬 주소를 전달합니다. 라우터의 링크 로컬 주소를 분석하기 위해 추가 패킷 교환이 필요하지 않습니다.

• 라우터 알림은 링크에 대한 사이트 접두어를 전달합니다. IPv4의 경우와 마찬가지로, 넷마스크를 구성하기 위해 별도의 방식이 필요하지 않습니다.

• 라우터 알림을 통해 주소 자동 구성이 가능해집니다. IPv4에서는 자동 구성이 구현되지 않았습니다.

• Neighbor Discovery를 사용하면 IPv6 라우터가 링크에 사용할 호스트의 MTU를 알릴 수 있습니다. 따라서 잘 알려진 MTU가 없는 링크에 대해 동일한 MTU 값이 모든 노드에서 사용됩니다. 동일한 네트워크에 있는 IPv4 호스트는 다른 MTU를 사용할 수 있습니다.

• IPv4 브로드캐스트 주소와 달리, IPv6 주소 결정 멀티캐스트는 40억(2^32)개 이상의 멀티캐스트 주소에 분산되어 있으므로 대상이 아닌 노드에서 주소 결정 관련 인터럽트가 상당히 줄어듭니다. 또한 비IPv6 시스템의 경우 전혀 인터럽트가 발생하지 않습니다.

• IPv6 재지정에는 첫번째 새 홉의 링크 로컬 주소가 포함되어 있습니다. 재지정 수신 시 별도의 주소 결정이 필요하지 않습니다.

• 여러 사이트 접두어가 동일한 IPv6 네트워크와 연관될 수 있습니다. 기본적으로 호스트는 라우터 알림을 통해 모든 로컬 사이트 접두어를 알게 됩니다. 그러나 라우터 알림에서 일부 또는 전체 접두어를 생략하도록 라우터를 구성할 수 있습니다. 이 경우 호스트는 대상이 원격 네트워크에 있다고 가정합니다. 따라서 호스트는 트래픽을 라우터로 전송합니다. 그러면 라우터가 재지정을 적절하게 발행할 수 있습니다.

• IPv4와 달리, IPv6 재지정 메시지의 수신자는 새로운 다음 홉이 로컬 네트워크에 있다고 가정합니다. IPv4에서는 네트워크 마스크에 따라 로컬 네트워크에 있지 않은 다음 홉을 지정하는 재지정 메시지가 호스트에서 무시됩니다. IPv6 재지정 방식은 IPv4의 XRedirect 기능과 비슷합니다. 재지정 방식은 비브로드캐스트 및 공유 매체 링크에 유용합니다. 이러한 네트워크에서 노드는 로컬 링크 대상에 대한 모든 접두어를 검사하면 안됩니다.

• IPv6 이웃 연결 불가 감지는 라우터에서 오류가 발생할 경우 패킷 전달을 향상시켜 줍니다. 이 기능은 부분적으로 오류가 발생한 링크나 분할된 링크를 통한 패킷 전달을 향상시켜 줍니다. 또한 링크 로컬 주소가 변경된 노드를 통한 패킷 전달도 향상시켜 줍니다. 예를 들어 모바일 노드는 사용되지 않는 ARP 캐시 덕분에 연결을 유지한 상태로 로컬 네트워크에서 이동할 수 있습니다. IPv4에는 이웃 연결 불가 감지에 해당하는 방식이 없습니다.

• ARP와 달리, Neighbor Discovery는 이웃 연결 불가 감지를 통해 반 링크 오류를 감지합니다. Neighbor Discovery는 양방향 연결이 없을 경우 트래픽이 이웃에게 전송되지 못하도록 합니다.

• IPv6 호스트는 라우터를 고유하게 식별하는 링크 로컬 주소를 사용하여 라우터 연관을 유지할 수 있습니다. 라우터를 식별하는 기능은 라우터 알림 및 재지정 메시지에 필요합니다. 사이트에 새 전역 접두어가 사용될 경우 호스트에서 라우터 연관이 유지되어야 합니다. IPv4에는 라우터를 식별하는 해당 방식이 없습니다.

• 수신 시 Neighbor Discovery 메시지의 홉 한계는 255이기 때문에 프로토콜은 오프 링크 노드에서 발생하는 스푸핑 공격의 영향을 받지 않습니다. 반대로, IPv4 오프 링크 노드의 경우 ICMP 재지정 메시지를 전송할 수 있습니다. IPv4 오프 링크 노드의 경우 또한 라우터 알림 메시지도 전송할 수 있습니다.

• ICMP 계층에 주소 결정을 배치하면 Neighbor Discovery는 ARP보다 더 매체 독립적이 됩니다. 따라서 표준 IP 인증 및 보안 방식을 사용할 수 있습니다.