【IPv6サーバーをたてる】まずはじめにIPv6アドレスについて

2.1　IPv6アドレスの種類

IPv6アドレスは、以下の3種類に分類される。

・ユニキャストアドレス
・エニーキャストアドレス
・マルチキャストアドレス

ユニキャストアドレス

単一のインターフェースのための識別子。
 
インターネットプロトコルは、ユニキャストアドレスに送られたパケットを、
そのアドレスによって識別されるインターフェースに配送する。

エニーキャストアドレス

インターフェース集合（通常は異なるノードに属する）のための識別子。
 
エニーキャストアドレスに送られたパケットは、
そのアドレスで識別されるインターフェースの内で、
ルーティングプロトコルの距離の定義に従って
「最も近く」(nearest)にあるただ1つのインターフェースに配送される。
 
エニーキャストアドレスはユニキャストアドレスと同じフォーマットのため、
表記上は区別がつかない。
ただ、同じアドレスが複数のインターフェースに設定されるかどうかの違いしかない。

マルチキャストアドレス

エニーキャストと同様にインターフェース集合のための識別子であるが、
マルチキャストアドレスに送られたパケットは、
そのアドレスを持つすべてのインターフェースに配送される。  
IPv6にはブロードキャストアドレスは存在せず、その機能はマルチキャストアドレスが果たす。

2.2　表記法

IPv6アドレスは、128ビットを16ビットずつの8つのグループに区切って
それぞれのグループを4桁の十六進数で表記し、グループとグループの間をコロンで仕切る。

例えば以下のように表現される。

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

十六進数は大文字・小文字を区別しないが、 IETFでは小文字を使用するよう推奨している。

この表記は、以下に示す方法で短く表現することができる。

3.1　ユニキャストアドレスのフォーマット

ユニキャストアドレスは、通常2つの部分に分けられる。

前半の64ビット（ネットワークプリフィックス）はルーティングに使用され、
後半の64ビット（インターフェース識別子）は サブネット内での個別のインターフェースを指し示す。

ネットワークプリフィックス（「ルーティングプリフィックス」と「サブネットID」）は、
アドレスの中の上位64ビットである。

ルーティングプリフィックスのサイズは可変である。
プリフィックスのサイズが大きくなると、その分だけサブネットIDのサイズが小さくなる。

サブネットIDのビットのフィールドは、
ネットワーク管理者が与えられたネットワーク内でサブネットを定義するのに使用することができる。

64ビットの「インターフェース識別子」は、下に示すいずれかの方法で決められる。

・インターフェースのMACアドレスからmodified EUI-64を使用して自動的に決定される
・DHCPv6サーバーから取得する
・ランダムに決定される
・手動で設定する

3.2　ユニキャストアドレスのスコープ

IPv6ではパケットの到達範囲（スコープ）が、
グローバル、ユニークローカル、リンクローカルの3つある。

つまり、ユニキャストアドレスと一口にいっても、
スコープにより以下の3種類のアドレスが存在する。

① グローバルユニキャストアドレス
② ユニークローカルアドレス（ユニークローカルユニキャストアドレス）
③ リンクローカルアドレス（リンクローカルユニキャストアドレス）

3.2.1　グローバルユニキャストアドレス

グローバルユニキャストアドレスは、
IPv4のグローバルアドレスと同様にIANAが管理しているアドレスである。

現在IANAが解放しているグローバルユニキャストアドレスは、
3ビットが「001」から始まるアドレスで「 2000：：/3 」と表記することができる。

また、用途別に「/16」で以下の通り分類できる。

グローバルユニキャストアドレスは
ISPから割り当てられるグローバルルーティングプレフィックスと、
組織でサブネットを識別するために割り当てるサブネットID、
ホストのインターフェース識別子の3つのフィールドで構成される。

3.2.2　ユニークローカルアドレス

ユニークローカルアドレスは、IPv4でいえばプライベートIPアドレスである。

アドレスブロックは「fc00::/7」のIPv6アドレスですあるが、
現在の運用では上記ブロックの下位に1ビット付加した以下の2つの「/8」のグループに
分類して利用されている。

・fc00::/8  将来の定義用
・fd00::/8  アドレス中のグローバル識別子部分を
ランダムな値としていつでも誰でも利用可能なアドレス

3.2.3　リンクローカルアドレス

リンクローカルアドレスは、同一セグメント上で使用するアドレスである。

リンクローカルアドレスは、必ず各インターフェースで必要なアドレスであり、
IPv6が有効なインターフェースでは自動的に割り当てられる。

先頭の10ビットが「1111 1110 10」から始まる。
16数で表記すると「fe80：：/10」であるが、続いてのフィールド 54bitが全て 0 なので、
リンクローカルアドレスといえば「fe80：：/64」となる。

4.1　エニーキャストアドレスのフォーマット

エニーキャストアドレスのフォーマットは、ユニキャストアドレスと同じである。

4.2　エニーキャストの通信例

図4.2-1における通信の結果は、
ユニキャスト通信と同様に1対1の通信が行われる。

エニーキャストアドレスにはグローバルユニキャストアドレスが使用されることから、
エニーキャストアドレスと言っても、
表記上ではグローバルユニキャストアドレスとエニーキャストアドレスの区別はつかない。

図4.2-1において、
サーバーのインターフェースに、
一意であるグローバルユニキャストアドレスが割り当てられているのに加えて、
グループを識別するエニーキャストアドレスが割り当てられている。

ノードのインターフェースでは、受信したデータグラムの宛先アドレスを調べて、
ユニキャストアドレスかエニーキャストアドレスなのかを調べてしかるべき処理を行う。

5.1　マルチキャストアドレスのフォーマット

マルチキャストアドレスは、いくつかの特別なルールに従ってフォーマットされている。

全てのマルチキャストアドレスで、prefix（プリフィックス）は二進数の値 1111 1111 である。

5.2　主な予約済みマルチキャストアドレス

マルチキャストアドレス ff0X::（Xは 十六進数の値）は予約されており、
いかなるマルチキャストグループにも割り当ててはならない。
IANA(Internet Assigned Numbers Authority)が アドレスの予約を管理している。

ff0X::のIPv6マルチキャストアドレスは、 表5.2-1に示すよう割り当てられている。

5.3　要請ノードマルチキャストアドレス

IPv6の要請ノード（solicited-node）マルチキャストアドレスは、
データリンク層のアドレス解決で使用されて、IPv4アドレスのARPに相当する。

要請ノードには、特別なマルチキャストアドレスが与えられる。

sc（スコープ）フィールドは二進数値0010（リンクローカル）である。

IPv6の要請ノードマルチキャストアドレス[ff02：：1：ffxx：xxxx]の ”x”は、
自身のIPv6が有効なインターフェースのIPv6ユニキャストアドレス、
またはエニーキャストアドレスの下位24ビットから自動的に構成される。

例えば、 インターフェースに「2037：：01：800：200d：8c6c」アドレスが割り振られていた場合、
そのインターフェースの要請ノードマルチキャストアドレスは「ff02：：1：ff0d：8c6c」となる。

IPv4ではMACアドレスの解決にARPを使用するが、
IPv6ではMACアドレスの解決にICMPを使用する。

IPv6ノードが宛先のノードのIPv6アドレスが分かるが、MACアドレスが分からない場合、
ICMP Type 135（Neighbor Solicitation Message）の
要請ノードマルチキャストアドレスを宛先として送信する。

例えば宛先IPアドレスが fe80：：1a3b：5c7e である場合、
IPv6ノードはそのIPv6アドレスから作成したff02：：1：ff3b：5c7e の
要請ノードマルチキャストアドレス宛にICMPを送信し、MACアドレスの解決を図ろうとする。

このように要請ノードマルチキャストアドレスは、Neighbor Discoveryの際に使用する。