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IPv6 Neighbor Discovery (RFC2461)

En IPv6 Neighbor Discovery es lo que podría decirse el protocolo equivalente a ARP en IPv4, es lo que denominamos “descubrimiento del vecinos”. Sin embargo, incorpora nuevas funcionalidades de otros protocolos IPv4, como “ICMP Router Discovery” y “ICMP Redirect”. De hecho, tiene como base de intercambio de mensajes ICMPv6.

Tal como indica la traducción, consiste en el mecanismo por el cual un nodo se incorpora a una red, descubriendo la presencia de otros en su mismo enlace, para determinar sus direcciones en la capa de enlace, para localizar los routers y para mantener la información de conectividad (“reachability”) acerca de las rutas a los “vecinos” activos.

El protocolo ND (abreviatura común de “Neighbor Discovery”), también se emplea para mantener limpios las “caches” donde se almacena la información relativa al contexto de la red a la que esta conectado un nodo (host o router), y por tanto para detectar cualquier cambio en la misma. Cuando un router o una ruta hacia él falla, el host buscará alternativas funcionales.

ND emplea los mensajes de ICMPv6 a través de mecanismos de multicast en la capa de enlace, para algunos de sus servicios.

El protocolo ND es bastante completo y sofisticado, ya que es la base para permitir el mecanismo de autoconfiguración en IPv6.

Define entre otros, mecanismos para: descubrir routers, prefijos y parámetros, autoconfiguración de direcciones, resolución de direcciones, determinación del next-hop, detección de nodos no alcanzables, detección de direcciones duplicadas o cambios, redirección, balanceo de carga entrante, direcciones anycast y anunciación de proxies.

ND (Neighbor Discovery) define cinco tipos de paquetes ICMPv6:

    - Solicitud de Router (Router Solicitation) – generado por una interfaz cuando es activada, para pedir a los routers que se “anuncien” inmediatamente. Tipo en paquete ICMPv6 = 133.
    - Anunciación de Router (Router Advertisement) – generado por los routers periódicamente (entre cada 4 y 1800 segundos) o como consecuencia de un Router Solicitation, a través de multicast, para informar de su presencia así como de otros parámetros de enlace, como prefijos (uno o varios), tiempos de vida, configuración de direcciones, MTU, límite de salto sugerido, etc. Es fundamental para permitir la renumeración. Tipo en paquete ICMPv6 = 134.
    - Solicitud de Vecino (Neighbor Solicitation) – generado por los nodos para determinar la dirección en la capa de enlace de sus vecinos, o para verificar que el nodo vecino sigue activo (es alcanzable), así como para detectar las direcciones duplicadas. Tipo en paquete ICMPv6 = 135.
    - Anunciación de Vecino (Neighbor Advertisement) – generado por los nodos como respuesta a la “solicitud de vecino”, o bien para indicar cambios de direcciones en la capa de enlace. Tipo en paquete ICMPv6 = 136.
    - Redirección (Redirect) – generado por los Routers para informar a los host de un salto mejor para llegar a un determinado destino. Equivalente, en parte a “ICMP redirect”. Tipo en paquete ICMPv6 = 137.


Ejemplo del proceso de descrubimiento de veninos:

Neighbor Discovery IPv6


El protocolo ND aporta numerosas ventajas frente a los mecanismos existentes en IPv4:

- El descubrimiento de routers es parte de la base del protocolo, no es preciso recurrir a los protocolos de encaminado.
- La anunciación de router incluye las direcciones de la capa de enlace, no es necesario ningún intercambio adicional de paquetes para su resolución.
- La anunciación de router incluye los prefijos para el enlace, por lo que no hay necesidad de un mecanismo adicional para configurar la máscara de red.
- La anunciación de router permite la autoconfiguración de direcciones.
- Los routers pueden anunciar a los host del mismo enlace el MTU (tamaño máximo de la unidad de transmisión).
- Se extienden los multicast de resolución de direcciones entre 2^32 direcciones, reduciendo de forma importante las interrupciones relativas a la resolución de direcciones en nodos distintos al objetivo, y evitando las interrupciones en nodos sin IPv6.
- Las redirecciones contienen la dirección de la capa de enlace del nuevo salto, lo que evita la necesidad de una resolución de dirección adicional.
- Se pueden asignar múltiples prefijos al mismo enlace y por defecto los host aprenden todos los prefijos por la anunciación de router. Sin embargo, los routers pueden ser configurados para omitir parte o todos los prefijos en la anunciación, de forma que los host consideren que los destinos están fuera del enlace; de esta forma, enviarán el tráfico a los routers, quién a su vez lo redireccionará según corresponda.
- A diferencia de IPv4, en IPv6 el receptor de una redirección asume que el siguiente salto esta en el mismo enlace. Se prevé una gran utilidad en el sentido de no ser deseable o posible que los nodos conozcan todos los prefijos de los destinos en el mismo enlace (enlaces sin multidifusión y media compartida).
- La detección de vecinos no alcanzables es parte de la base de mejoras para la robustez en la entrega de paquetes frente a fallos en routers, particiones de enlaces, nodos que cambian sus direcciones, nodos móviles, etc.
- A diferencia de ARP, en ND se puede detectar fallos de la mitad del enlace, es decir, con conectividad en un sólo sentido, evitando el tráfico hacia ellos.
- A diferencia de IPv4, no son precisos campos de preferencia (para definir la “estabilidad” de los routers). La detección de vecinos no alcanzables sustituirá los caminos desde routers con fallos a otros activos.
- El uso de direcciones de enlace local para identificar routers, permite a los hosts que mantengan su asociación con los mismos, en el caso de que se realice una renumeración para usar nuevos prefijos globales.
- El límite de saltos es siempre igual a 255, lo que evita que haya envíos accidentales o intencionados desde nodos fuera del enlace, dado que los routers decrementan automáticamente este campo en cada salto.
- Al realizar la resolución de direcciones en la capa ICMP, se independiza el protocolo del medio, permitiendo mecanismos de autenticación y seguridad normalizados.

En resumen, ND reemplaza, con grandes mejoras e importantes ventajas, a ARP.

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