Link-Local و Interface ID

Link-Local و Scope یک Link

Link-Local Address از Prefix FE80::/10 استفاده می‌کند. معنی Scope محلی این است که این آدرس فقط داخل همان Link معتبر است. اگر دو Interface پشت یک Router در دو شبکه مختلف باشند، Link-Local یک سمت به سمت دیگر Route نمی‌شود. این محدودیت اتفاقاً مزیت است. دستگاه‌ها می‌توانند بدون داشتن GUA با Neighborهای همان لینک صحبت کنند و فرآیندهای پایه IPv6 را انجام بدهند. Link در IPv6 به مجموعه Interfaceهایی گفته می‌شود که بدون عبور از Router می‌توانند مستقیماً با هم تبادل لایه ۲ داشته باشند؛ یک VLAN نمونه رایج آن است. FE80::/10 برای همین محدوده تعریف شده است. Router ممکن است روی هر Interface خود یک Link-Local داشته باشد و حتی می‌توان همان مقدار FE80::1 را روی Interfaceهای مختلف Router استفاده کرد، چون هرکدام در Scope یک Link جدا قرار دارند. چیزی که ممنوع و مشکل‌ساز است Duplicate بودن آدرس در یک Link مشترک است.

بسیاری از عملیات پایه IPv6 حتی اگر Global Unicast نداشته باشیم با Link-Local کار می‌کنند. دو Node روی یک VLAN می‌توانند با Link-Local ارتباط داشته باشند، Router Advertisement از Link-Local Router استفاده می‌کند و Routeها ممکن است Next Hop را به شکل Link-Local نشان دهند. بنابراین در Troubleshooting، سالم بودن Link-Local یک تست میانی مهم بین سلامت Layer 2 و سلامت کامل Routed Connectivity است.

Interface Identifier و Modified EUI-64

در یک /64، ۶۴ بیت اول Prefix شبکه هستند و ۶۴ بیت دوم معمولاً Interface ID نام دارند. Interface ID بخشی است که Interface را داخل همان Prefix مشخص می‌کند. لازم نیست همیشه از MAC ساخته شود؛ می‌تواند دستی، تصادفی، Privacy-based یا با روش‌های دیگر تولید شود.

FE80::1234:5678:9ABC:DEF0

FE80::/64 بخش Prefix محلی را نشان می‌دهد
1234:5678:9ABC:DEF0 نمونه Interface ID است

در بعضی مستندات FE80::/10 را می‌بینی و در نمایش Interface معمولاً Link-Local با /64 استفاده می‌شود. برای CCNA کافی است محدوده FE80::/10 و نقش ۶۴ بیت Interface ID در LAN را بشناسی. EUI-64 روشی است که می‌تواند از MAC Address یک Interface ID 64 بیتی بسازد. MAC معمولی ۴۸ بیت است. برای تبدیل، مقدار FFFE وسط MAC قرار می‌گیرد و یک بیت مشخص در بخش اول تغییر می‌کند. نتیجه یک شناسه ۶۴ بیتی است.

MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E

میانه اضافه می‌شود:
00:1A:2B:FF:FE:3C:4D:5E

سپس U/L bit تغییر می‌کند و Interface ID نهایی ساخته می‌شود.

لازم نیست هر بار این تبدیل را دستی در شبکه واقعی انجام بدهی، اما CCNA از تو انتظار دارد مفهوم Modified EUI-64 را بشناسی و بتوانی ساختار کلی آن را توضیح بدهی. Modified EUI-64 یک روش تاریخی و آموزشی برای ساخت Interface Identifier ۶۴ بیتی از MAC ۴۸ بیتی است. ابتدا MAC را به دو بخش ۲۴ بیتی تقسیم می‌کنیم، FFFE را وسط آن قرار می‌دهیم تا ۶۴ بیت شود، سپس بیت U/L در اولین Byte را معکوس می‌کنیم. برای MAC برابر 00:1C:42:2E:60:4A، بعد از درج FFFE مقدار 00:1C:42:FF:FE:2E:60:4A به‌دست می‌آید و با تغییر بیت U/L، Byte اول از ۰۰ به ۰۲ تبدیل می‌شود.

MAC: 00:1C:42:2E:60:4A
Insert FFFE: 00:1C:42:FF:FE:2E:60:4A
Flip U/L bit: 02:1C:42:FF:FE:2E:60:4A
Interface ID: 021c:42ff:fe2e:604a

تولید خودکار و پیکربندی دستی Link-Local

وقتی IPv6 روی یک Interface فعال می‌شود، سیستم می‌تواند یک Link-Local به‌صورت خودکار بسازد. روش دقیق تولید Interface ID به سیستم‌عامل و تنظیمات بستگی دارد. پس انتظار نداشته باش Link-Local همیشه از MAC قابل حدس باشد. روی سیستم‌های جدید Privacy و روش‌های تصادفی‌سازی باعث می‌شوند Interface ID لزوماً MAC را نشان ندهد. این موضوع برای عیب‌یابی مهم است؛ از ظاهر آدرس درباره MAC نتیجه قطعی نگیر. روی Router Cisco می‌توان Link-Local را دستی تعیین کرد. این کار گاهی برای خوانایی و مستندسازی مفید است، مثلاً FE80::1 روی Gateway یک LAN. دستور در Interface Configuration وارد می‌شود.

interface GigabitEthernet0/0
 ipv6 address FE80::1 link-local
 no shutdown

کلمه link-local به IOS می‌گوید این آدرس با Scope محلی تنظیم می‌شود. همین Interface می‌تواند هم‌زمان یک GUA هم داشته باشد. در سیستم‌های امروزی نباید انتظار داشته باشی همه Interface IDها از MAC و EUI-64 ساخته شوند. سیستم‌عامل‌ها ممکن است از شناسه‌های پایدار یا Temporary Address برای حریم خصوصی استفاده کنند. در Cisco IOS می‌توان EUI-64 را صریحاً در Configuration درخواست کرد یا Link-Local را دستی تعیین کرد. پس اگر بخش پایانی آدرس شبیه MAC نبود، نتیجه نگیر Configuration خراب است؛ ابتدا ببین آدرس با چه روشی ساخته شده است.

interface GigabitEthernet0/0
 ipv6 address 2001:db8:10:1::/64 eui-64
 ! یا Link-Local دستی
 ipv6 address FE80::1 link-local
 no shutdown

Zone ID و تکرار آدرس روی Interfaceهای مختلف

چون Link-Local از Router عبور نمی‌کند، یک Router می‌تواند روی Interfaceهای مختلف Link-Local یکسانی مثل FE80::1 داشته باشد. این موضوع در نگاه اول عجیب است، ولی Scope هر آدرس به Interface مربوط خودش محدود می‌شود. به همین دلیل هنگام Ping کردن یک Link-Local روی بعضی سیستم‌ها باید Interface خروجی یا Zone ID را هم مشخص کنی. بدون این اطلاعات سیستم ممکن است نداند FE80::1 مربوط به کدام Link است. اگر یک سیستم چند Interface داشته باشد، ممکن است روی هرکدام Neighborی با Link-Local مشابه وجود داشته باشد. چون خود FE80 فقط روی Link محلی معنی دارد، سیستم‌عامل گاهی باید بداند Packet از کدام Interface خارج شود. برای همین کنار Link-Local ممکن است یک Zone ID یا نام Interface ببینی.

FE80::1%Ethernet
FE80::1%12

علامت % و مقدار بعد از آن جزو خود IPv6 Address نیست. این اطلاعات فقط به سیستم‌عامل کمک می‌کند Scope را به Interface درست وصل کند. در Cisco IOS معمولاً Interface خروجی را در Command یا Route مشخص می‌کنی. چون Link-Local فقط در Scope یک Interface معنا دارد، سیستم‌عامل هنگام استفاده از آن گاهی باید بداند Packet از کدام Interface خارج شود. به این مشخص‌کننده Zone ID یا Scope ID گفته می‌شود. در Windows ممکن است آدرسی مثل fe80::1234%۱۲ ببینی که %۱۲ شناسه Interface است. در بعضی Linuxها نام Interface بعد از % می‌آید. این علامت بخشی از ۱۲۸ بیت IPv6 نیست؛ فقط به سیستم محلی می‌گوید کدام Link مورد نظر است.

Link-Local به‌عنوان Next Hop و روش بررسی

در IPv6 ممکن است Routing Table، Next Hop را به شکل Link-Local نمایش دهد. این رفتار طبیعی است چون Router بعدی روی همان لینک مستقیماً با Link-Local قابل شناسایی است. لازم نیست Next Hop حتماً GUA باشد. در مرحله Routing این موضوع را با Static Route و OSPF کامل‌تر می‌بینیم. فعلاً مهم است که دیدن FE80 در Routing Table را خطا تصور نکنی.

show ipv6 interface brief
show ipv6 interface gigabitEthernet 0/0

دستور اول خلاصه Interfaceها و آدرس‌های IPv6 را نشان می‌دهد. دستور دوم اطلاعات جزئی‌تر همان Interface را نمایش می‌دهد. با این خروجی می‌توانی Link-Local و GUA را کنار هم ببینی و وضعیت Interface را هم بررسی کنی. در Routing IPv6 استفاده از Link-Local به‌عنوان Next Hop رایج است. چون FE80::1 ممکن است روی Linkهای مختلف تکرار شود، Router برای Routeهای دستی معمولاً باید بداند این Next Hop از کدام Interface قابل دسترسی است. این موضوع دلیل خوبی است که Route Table را فقط از روی آدرس Next Hop نخوانی؛ Exit Interface و Prefix مقصد را هم بررسی کن. در پروتکل‌های Routing IPv6 نیز همسایگی روی Link می‌تواند با Link-Local شکل بگیرد.

show ipv6 interface brief
show ipv6 interface GigabitEthernet0/0
show ipv6 neighbors
show ipv6 route