Опубликован: 30.07.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 1680 / 52 | Длительность: 24:05:00
Лекция 4:

Пакет IPv6

Порядок заголовков

Теперь мы составили полную картину заголовков расширения IPv6 и назначили каждому из них определенную роль. Весьма вероятно, что эта роль определяет не только трактовку данного заголовка, но и его предпочтительную позицию в пакете. В то же время, единообразный формат заголовков расширения IPv6 никак не ограничивает их число и порядок. Действительно, в каждом таком заголовке есть поле "следующий заголовок", и это позволяет источнику пакета сцепить заголовки в произвольном порядке и даже повторить заголовок данного типа несколько раз. Вопрос в том, всегда ли будет иметь смысл такая перестановка. Вероятно, нет. Поэтому сейчас нам надо найти и сформулировать дополнительные правила, которые продиктуют порядок заголовков расширения в пакете IPv6. При этом мы, конечно же, воспользуемся нашими предыдущими наработками.

Для начала заметим, что существует ровно один заголовок расширения, который представляет интерес для всех узлов на пути пакета; это заголовок пошаговых опций. Один такой заголовок может включать в себя переменное число опций, так что ему совершенно незачем встречаться в пакете больше одного раза. Значит, мы вправе повторить сказанное выше: заголовок пошаговых опций, если он вообще есть в пакете, обязан быть вторым по порядку, следуя непосредственно за основным заголовком IPv6. Это правило упростит логику работы маршрутизаторов IPv6, так как им незачем заглядывать дальше первого заголовка расширения.

Еще два заголовка расширения нужны промежуточным адресатам: заголовок опций адресата и маршрутный заголовок. Маршрутный заголовок с ненулевым числом активных сегментов — это сигнал текущему адресату, что пакет надо продвинуть дальше. Поэтому будет вполне естественно, если промежуточный адресат остановится на маршрутном заголовке и не станет заглядывать дальше. Следовательно, опции, предназначенные всем адресатам, надо расположить перед маршрутным заголовком.

Все остальные заголовки расширения и полезная нагрузка несут информацию только конечному адресату. Если исходный пакет подлежит фрагментации, то они составляют его фрагментируемую часть и становятся, вообще говоря, недоступны транзитным узлам. Среди них особо выделяются заголовки безопасности, с помощью которых источник может защитить пакет. В частности, шифрование способно скрыть остаток пакета от посторонних глаз без какого-либо вреда для работы протокола. Поэтому естественное место для заголовков безопасности — в самом начале фрагментируемой части.

Это же положение заголовков безопасности гарантирует нам, что последующие данные заведомо не изменяются по пути следования пакета, — одно из требований IPsec.

Наконец, в §3.1 мы допустили, что возникнут опции, имеющие смысл только для конечного адресата. Их будет разумно поместить в отельный заголовок опций адресата, расположенный после заголовка безопасности и защищенный им.

Нам осталось указать место заголовку фрагмента, но мы фактически уже сделали это выше: он возникает непосредственно за нефрагментируемой частью исходного пакета, то есть после маршрутного заголовка.

Конечно же, ни один из заголовков расширения не обязан встречаться в пакете, поэтому установленный нами порядок заголовков IPv6 — относительный, а не абсолютный. Вот его окончательный вид [§4.1 RFC 2460]:

  • основной заголовок IPv6 (всегда);
  • заголовок опций каждого адресата (если есть);
  • маршрутный заголовок (если есть);
  • заголовок фрагмента (если есть);
  • заголовки безопасности (если есть);
  • заголовок опций конечного адресата (если есть);
  • полезная нагрузка (если есть).

Таким образом выходит, что ни один заголовок расширения не должен встретиться в пакете IPv6 больше одного раза, кроме заголовка опций адресата, который может встретиться самое большее дважды [§4.1 RFC 2460].

В завершение раздела отметим, что при этом порядке заголовков расширения в пакете IPv6 их можно обрабатывать последовательно, без необходимости забегать вперед или возвращаться назад за информацией.

Отклонение от указанного выше порядка заголовков может вызывать нежелательные последствия. Например, если маршрутный заголовок окажется скрыт за заголовком фрагмента, то текущий адресат сначала соберет пакет, а затем среагирует на маршрутный заголовок. Такое поведение не только грубо противоречит правилам фрагментации и сборки IPv6, но и нарушает работу PMTUD: источник фрагментирует пакет, чтобы он прошел трассу, а текущий адресат сводит его работу на "нет". Конечно, в этом примере скорее виноват сам источник, который разместил заголовки расширения в неверном порядке. Тем не менее, "игры" с порядком заголовков могут быть использованы в злонамеренных целях, и поэтому адресат обязан оставаться начеку. К сожалению, эталонная реализация KAME не проверяет порядка заголовков в принятых пакетах, а слепо обрабатывает их подряд. Стандарт, в свою очередь, ограничивается рекомендациями и не выдвигает четких требований к порядку заголовков в пакете IPv6. [§4.1 RFC 2460] даже требует принимать и обрабатывать заголовки в любом порядке. Эта деталь работы IPv6 явно требует уточнения.

Реакция на неизвестный заголовок

Модульная структура пакета IPv6 предполагает, что появятся и новые типы заголовков расширения. Следовательно, устаревшие узлы будут сталкиваться с незнакомыми заголовками. Какова будет безопасная реакция узла на это событие? Сможет ли он сигнализировать источнику о проблеме? Удастся ли ему перескочить через неизвестный заголовок? Давайте разберем эти вопросы, чтобы поставить точку в нашей работе над заголовками IPv6.

Прежде всего, давайте определимся, какие именно типы узлов на пути пакета могут столкнуться с подобной проблемой. Вряд ли это будет источник, ведь он сам составил этот пакет и знает смысл каждого заголовка в нем. Обычные маршрутизаторы не анализируют пакет дальше заголовка пошаговых опций, который они обязаны поддерживать, так что они просто не доберутся до незнакомого заголовка. А вот текущий адресат пакета обязан пройти по цепочке заголовков IPv6 до тех пор, пока он не встретит маршрутный заголовок или полезную нагрузку; вот тут-то его и может поджидать неизвестный заголовок расширения IPv6. Кроме того, в сети могут быть различные "теневые" устройства, например, межсетевые экраны или системы обнаружения и предотвращения атак. Такое устройство обычно маскируется под маршрутизатор или даже коммутатор (мост), однако ведет подробный анализ и учет протоколов на нескольких уровнях стека, отслеживая не только отдельные пакеты, но также транспортные соединения и прикладные сеансы. С появлением IPv6 ему придется разбирать всю цепочку заголовков расширения в каждом пакете, чтобы добраться до полезной нагрузки, а заодно проверить весь пакет на соответствие многоуровневой политике безопасности. Без сомнения, заголовок нового типа может озадачить программу такого устройства, если она была выпущена раньше.

Следующим шагом мы рассмотрим возможность перескочить через неизвестный заголовок расширения. Для этого представим себе процесс разбора пакета IPv6. Его алгоритм, если опустить детали, довольно прост:

  1. начать с основного заголовка IPv6, который обязан быть по смещению ноль;
  2. для текущего заголовка:

    • найти поле "следующий заголовок" в текущем заголовке и запомнить его значение;
    • найти длину текущего заголовка, чтобы определить, где его конец;
    • перейти к следующему заголовку, который начинается сразу за текущим;
  3. повторять пункт 2, пока не перейдем к протоколу следующего уровня.

Чтобы выполнить пункты 2а и 2б, надо знать формат текущего заголовка. Действительно, разные заголовки расширения по-разному кодируют свою длину и размещают поле "следующий заголовок" по разным смещениям. Это очевидное, но не главное препятствие к перескоку через неизвестный заголовок.

Главное же препятствие скрыто в пункте 3. Допустим, мы знаем формат текущего заголовка и успешно выполнили пункты 2а–2в, но тип следующего заголовка (п. 2а) нам ничего не говорит. Поскольку заголовки IPv6 и протоколы следующего уровня заносятся в один и тот же реестр (см. §3.1), мы даже не сможем определить, что представляет собой следующий заголовок, расширение IPv6 или его полезную нагрузку. Ведь перед нами только значение байта "следующий заголовок", например, 254. Это с равным успехом может быть как новый заголовок расширения IPv6, так и экспериментальный транспортный протокол.

Невозможность перескочить через неопознанный заголовок вполне согласуется с тем, что заголовки расширения IPv6 несут в себе инструкции, обязательные для выполнения. Это отличает их от опций.

Поэтому, когда адресат пакета встречает незнакомое значение "следующий заголовок", у него нет другого выбора, как отбросить этот пакет и, возможно, выслать источнику служебное извещение "неизвестный следующий заголовок".

Как обычно, мы говорим: "Возможно", — потому что в ряде случаев извещение высылать не следует из соображений устойчивости и безопасности. Например, плохой идеей будет извещение в ответ на групповой пакет или другое извещение. Подробности этого мы еще обсудим во время работы над протоколом служебных извещений IPv6.

А как быть в том же случае межсетевому экрану? Он не сможет провести глубокий анализ пакета, так что ответную реакцию ему должна подсказать текущая политика безопасности. Если эта политика либеральна, то пакет можно пропустить, надеясь на лучшее. Если же политика безопасности строгая, то пакет будет уничтожен.

Обратите внимание, что реакцию адресата здесь диктует протокол, а реакцию межсетевого экрана — политика.

Напомним себе разницу между протоколом и политикой. Протокол позволяет разным сторонам вести разговор и однозначно понимать друг друга, а политика накладывает на ход их разговора дополнительные ограничения, из протокола не следующие. К примеру, русский язык — это протокол, тогда как дипломатический протокол, с нашей колокольни, никакой не протокол, а всего лишь политика. Помимо этого, политика способна указать, каким образом надо установить параметры протокола, допускающие настройку. Так, политика может потребовать определенного значения TCP MSS - или запретить громкие разговоры после отбоя.

Чтобы реакция межсетевых экранов и подобных им "теневых" устройств была более гибкой, можно инкапсулировать все новые заголовки расширения в ровно один новый мета-заголовок с элементами TLV [draft-krishnan-ipv6-exthdr]. Впрочем, нам не совсем ясно, чем это лучше механизма опций, который работает по тому же принципу и уже готов к использованию.

Сергей Субботин
Сергей Субботин

"Теоретически канал с адресацией EUI 64 может соединить порядка 2^63 "

запись вида 2^63  не понятна и отнимает время на попытку ее осмыслить.

ее можно заменить например на записи вида  264  или 1,8 * 1019

 

Павел Афиногенов
Павел Афиногенов

Курс IPv6, в тексте имеются ссылки на параграфы. Разбиения курса на параграфы нет.

Дмитрий Сирош
Дмитрий Сирош
Украина, Черкассы
Игорь Акулич
Игорь Акулич
Россия, с. Самара