2021-09-19 DHCPv6-PD 機能検証

目的

初心者向けに DHCPv6-PD と IPv6 の基礎を学習するための、検証の基本情報を提供します。

無料で入手できるソフトウェアを使用し、金銭の負担を減らします。

DHCPv6-PD のメリット

IPv6 で増大するグローバル ユニキャストアドレスを、DHCPv6-PD ルートに集約できます。

以下に直接接続した場合と、DHCPv6-PD クライアント経由で接続した例を記載します。

例1. L3SW 直接接続

• L3SW で PC やサーバ、IP 電話などを直接収容するケースです
• PC 1 台はグローバル ユニキャストアドレスとリンクローカルアドレスを持つため、IPv6 ND エントリを最低 2 つ消費します
  • 実際には IPv6 一時使用アドレスも存在するため、2 つでは済みません
• 上記の例では 4 台存在するため、最低 8 エントリを消費します

例2. PD クライアントによるルート集約

• L3SW は PD クライアントに集約ルートを割り当てれば良いため、PD ルート + PD クライアントのリンクローカルアドレスの 2 つのエントリで済みます
• PC などの数が増えても、L3SW のリソースには影響しません

ただし、実運用としては PD クライアントにも /64 でグローバル ユニキャストを持たせたほうが運用しやすいケースも考えられます。

表1. IPv6 ND エントリ数の増加率

	台数
	2	4	8	16
L3SW 直接収容	4	8	16	32
DHCPv6-PD クライアント経由	1	1	1	1

L3SW の例として Catalyst 9300 の IPv4 ARP エントリは 32,000 ですが、IPv6 ND の場合は半分の 16,000 となります。

机上では 1 台につきグローバル ユニキャスト + リンクローカルで 2 つエントリを消費するため、Catalyst 9300 1 台あたり 8,000 台が最大収容数と考えられ、IPv4 よりもかなり見劣りします。

検証環境

ESXi7.0

EVE-NG Community Edition

Cisco CSR1000V 16.12.04a

• EVE-NG のテンプレートにある CPU 1 コアだと起動が遅かったため、2 コアに変更

いずれも無料で提供されているソフトウェアです。

構成図

以下の機器をすべて CSR1000V で構築します。

• DHCPv6 サーバ : DHCPv6-SV
• Core ルータ : Core
• Distribution ルータ : Dist
• DHCPv6-PD クライアント : PD-CL
• SLAAC クライアント : SLAAC

Diagram

IPv6 アドレッシング表

検証に使用するための IPv6 アドレスを、文書用例示アドレスの 2001:DB8::/32 から、サブネット分割して各ホストへ割り当てます。

表2. IPv6 アドレッシング表

	文書用例示アドレス 2001:DB8::/32
サブネット	2001:DB8:CAFE::/48 DHCPv6-PD 払い出しプール	2001:DB8:AE86::/48 機器間収容セグメント		2001:DB8:FD7::/48 DHCPv6-PD 払い出し用 送信元セグメント
サブネット	::/56 /48 プールから分割して /56 払い出し	::100:/64 DHCPv6 サーバ 収容 セグメント	::200:/64 OSPFv3 P2P リンク	::/64 Dist 用
DHCPv6-SV	/48 DHCPv6-PD Pool を持ち、 /56 で払い出し	::128	-	::1/64 から払い出し依頼があれば、2001:DB8::CAFE::/48 プールから /56 を払い出す
Core	-	::1 GW	::1 OSPFv3	-
Dist	/48 OSPF Null0 宛 集約ルート PD-CL 宛 /56 サブネットの スタティックルートを持つ	-	::2 OSPFv3	::1/64 DHCPv6-PD が払い出す基準となる、 リンクアドレス
PD-CL	/56 を PD ルートとして持つ SLAAC-CL へ /64 サブネットを提供	-	-	-
SLAAC-CL	PC のステートレス DHCPv6 を模擬	-	-	-

ホストリスト・役割

DHCPv6-SV

• DHCPv6 サーバを動作させ、PD クライアントである PD-CL にプレフィックスを払い出す

Core

サーバ収容

• DHCPv6 サーバを収容する

インターネット模擬

• インターネット模擬となる、宛先 IP アドレスを Loopback アドレスとして持つ

ダウンリンク

• OSPFv3 で Dist とルーティングを行う

Dist

アップリンク

• OSPFv3 で Core とルーティングを行う

ダウンリンク

• PD-CL の DHCPv6 Router Solicitation に対して、リレーエージェントで DHCPv6 サーバに転送する

PD-CL

アップリンク

• Dist に Router Solicitation で PD ルートを要求する

ダウンリンク

• Dist から受信した /56 PD ルートを、/64 にサブネット分割して GW を提供する

SLAAC

• /64 サブネット分割されたグローバル ユニキャストアドレスと、PD-CL 宛デフォルトルートを持つ

プロトコル別コンフィギュレーション

ここではプロトコル・ホスト別にコンフィギュレーションを簡単に解説します。

DHCPv6 サーバ

DHCPv6-SV#show run | s ipv6 uni|ipv6 dhcp|Gi.*4|ipv6 local
ipv6 unicast-routing
ipv6 dhcp pool DHCPv6-PD01
 prefix-delegation pool PD-POOL01
 link-address 2001:DB8:FD7::1/64
 dns-server 2001:4860:4860::8888
 domain-name example.com
interface GigabitEthernet4
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address 2001:DB8:AE86:100::128/64
 ipv6 nd ra suppress all
 ipv6 dhcp server
 no mop enabled
 no mop sysid
ipv6 route ::/0 GigabitEthernet4 FE80::AE86:100:1
ipv6 local pool PD-POOL01 2001:DB8:CAFE::/48 56

ipv6 dhcp pool

• 払い出すプール全体を設定

prefix-delegation pool

• 払い出すプレフィックスを呼び出す

ink-address

• 払い出し先の問い合わせ元アドレス

• 通常は DHCPv6 リレーエージェントの送信元を指定

dns-server

• 払い出す DNS サーバのアドレス

domain-name

• 払い出すドメイン名

ipv6 local pool

• 払い出すプールを IOS 内部で持たせる

IPv6 スタティックルーティング

IPv6_Static_Routing

DHCPv6-SV

DHCPv6-SV#show run | s ipv6 uni|ipv6 route|Gi.*4
ipv6 unicast-routing
interface GigabitEthernet4
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address 2001:DB8:AE86:100::128/64
 ipv6 nd ra suppress all
 ipv6 dhcp server
 no mop enabled
 no mop sysid
ipv6 route ::/0 GigabitEthernet4 FE80::AE86:100:1

ipv6 route

• DHCPv6-SV は Core 宛デフォルトルートを設定

ipv6 address

• DNS サーバは DHCPv6 リレーエージェントで指定されるため、固定 IPv6 アドレスを使用する

Core

Core#show run | s ipv6 uni|Gi.*3
ipv6 unicast-routing
interface GigabitEthernet3
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address FE80::AE86:100:1 link-local
 ipv6 address 2001:DB8:AE86:100::1/64
 ipv6 nd ra suppress all
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
 no mop enabled
 no mop sysid

ipv6 address <address> link-local

• Core は DHCPv6-SV を収容する、ゲートウェイ用インターフェースを設定する
• IPv6 では通常 link-local アドレスをルーティングのネクストホップとして指定する

ipv6 nd ra suppress all

• IPv6 ND ルータ アドバタイズメントを抑制する
• all オプションを付けることで、RS の問い合わせにも応答しなくなる

ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0

• OSPFv3 にルートを広報するため、エリアを設定する

OSPFv3

隣接関係

OSPFv3 Neighbor

Core

Core#show run | s Gi.*1|ipv6 uni|ipv6 router|Lo.*0
ipv6 unicast-routing
interface Loopback0
 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
 ipv6 enable
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
interface GigabitEthernet1
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address FE80::AE86:200:1 link-local
 ipv6 address 2001:DB8:AE86:200::1/64
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
 no mop enabled
 no mop sysid
ipv6 router ospf 1
 router-id 1.1.1.1
 passive-interface default
 no passive-interface GigabitEthernet1

ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0 / no passive-interface GigabitEthernet1

• Core は Gi1 で Dist と接続、OSPFv3 隣接関係を確立する

passive-interface default

• Gi3 の DHCPv6-SV とは隣接関係を確立しないために、OSPFv3 で passive-interface default を設定する

Dist

Dist#show run | s Gi.*4|ipv6 uni|ipv6 router|Lo.*0
ipv6 unicast-routing
interface Loopback0
 ip address 1.1.1.11 255.255.255.255
 ipv6 enable
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
interface GigabitEthernet4
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address FE80::AE86:200:2 link-local
 ipv6 address 2001:DB8:AE86:200::2/64
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
 no mop enabled
 no mop sysid
ipv6 router ospf 1
 summary-prefix 2001:DB8:CAFE::/48
 router-id 1.1.1.11
 passive-interface default
 no passive-interface GigabitEthernet4
 redistribute static

ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0 / no passive-interface GigabitEthernet4

• Dist は Gi4 で Core と接続、OSPFv3 隣接関係を確立する

passive-interface default

• Gi1 の PD-CL と隣接関係を確立しないために、OSPFv3 で passive-interface default を設定する

ルート集約

Dist

Dist#show run | s Gi.*1|ipv6 uni|ipv6 router|Lo.*0
ipv6 unicast-routing
interface Loopback0
 ip address 1.1.1.11 255.255.255.255
 ipv6 enable
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
interface GigabitEthernet1
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address FE80:DB8:FD7::1 link-local
 ipv6 address 2001:DB8:FD7::1/64
 ipv6 enable
 ipv6 nd prefix default no-advertise
 ipv6 nd managed-config-flag
 ipv6 nd other-config-flag
 ipv6 dhcp relay destination 2001:DB8:AE86:100::128
 ipv6 dhcp relay source-interface GigabitEthernet1
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
 no mop enabled
 no mop sysid
ipv6 router ospf 1
 summary-prefix 2001:DB8:CAFE::/48
 router-id 1.1.1.11
 passive-interface default
 no passive-interface GigabitEthernet4
 redistribute static

summary-prefix

• Dist は Core に OSPFv3 ルートを広報する際、/56 ルートを集約して、/48 で広報する

DHCPv6-PD リレーエージェント

Dist#show run int gi1
Building configuration...

Current configuration : 406 bytes
!
interface GigabitEthernet1
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address FE80:DB8:FD7::1 link-local
 ipv6 address 2001:DB8:FD7::1/64
 ipv6 enable
 ipv6 nd prefix default no-advertise
 ipv6 nd managed-config-flag
 ipv6 nd other-config-flag
 ipv6 dhcp relay destination 2001:DB8:AE86:100::128
 ipv6 dhcp relay source-interface GigabitEthernet1
 ipv6 ospf 1 area 0.0.0.0
 no mop enabled
 no mop sysid
end

ipv6 address 2001:DB8:FD7::1/64

• DHCPv6 で link-address に使用する
• DHCPv6-SV で該当する link-address の Pool からプレフィックスが払い出される

ipv6 nd managed-config-flag

• ipv6 のアドレス割当を Dist の ND RA (Neighbor Discovery Router Advertisement) から、DHCPv6 サーバへ変更する

ipv6 nd other-config-flag

• DNS サーバの情報を DHCPv6 サーバに問い合わせる

ipv6 dhcp relay destination

• DHCPv6-SV のグローバル ユニキャスト アドレスを指定する

ipv6 dhcp relay source-interface

• DHCPv6-SV にリレーする際の送信元アドレスのインターフェースを指定する

DHCPv6-PD クライアント

PD-CL#show run | s ipv6 uni|Gi.*4
ipv6 unicast-routing
interface GigabitEthernet4
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address autoconfig default
 ipv6 nd ra suppress all
 ipv6 dhcp client pd PD-PREFIX
 no mop enabled
 no mop sysid

ipv6 address autoconfig default

• ipv6 アドレス自動設定する
• default オプションを付けるとデフォルトルートとして使用する

ipv6 dhcp client pd PD-PREFIX

• DHCPv6 PD クライアントとして設定
• PD-PREFIX という名前で、サブネット分割する際の集約プレフィックスを登録する

DHCPv6-PD SLAAC ゲートウェイ

PD-CL#show run | s ipv6 uni|ipv6 dhcp pool|Gi.*1
ipv6 unicast-routing
ipv6 dhcp pool SLAAC
 import dns-server
 import domain-name
interface GigabitEthernet1
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address PD-PREFIX ::1/64
 ipv6 nd other-config-flag
 ipv6 dhcp server SLAAC
 no mop enabled
 no mop sysid

ipv6 dhcp pool

• DHCPv6-PD で受信した DNS サーバとドメイン名を SLAAC プールで使用する

ipv6 address PD-PREFIX ::1/64

• Gi1 で /56 集約ルートである PD-PREFIX から /64 にサブネット分割し、::1/64 アドレスを割り当てる

SLAAC クライアント

SLAAC#show run | s ipv6 uni|Gi.*4
ipv6 unicast-routing
interface GigabitEthernet4
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address autoconfig default
 no mop enabled
 no mop sysid

ipv6 address autoconfig default

• ipv6 アドレス自動設定する
• default オプションを付けるとデフォルトルートとして使用する

SLAAC のバッドプラクティス

RA に M フラグの存在しない PD-CL に対し、ipv6 address dhcp を設定しないこと

show コマンドによる動作確認

DHCPv6-SV

show ipv6 dhcp binding

DHCPv6-SV#show ipv6 dhcp binding
Client: FE80::5200:FF:FE04:3
  DUID: 00030001001E14D9FB00
  Username : unassigned
  VRF : default
  Interface : relayed
  IA PD: IA ID 0x000A0001, T1 302400, T2 483840
    Prefix: 2001:DB8:CAFE::/56
            preferred lifetime 604800, valid lifetime 2592000
            expires at Oct 19 2021 12:07 AM (2587060 seconds)

/56 がバインディングテーブルに存在すること

show ipv6 dhcp pool

DHCPv6-SV#show ipv6 dhcp pool
DHCPv6 pool: DHCPv6-PD01
  Prefix pool: PD-POOL01
  Link-address prefix: 2001:DB8:FD7::1/64
               preferred lifetime 604800, valid lifetime 2592000
  DNS server: 2001:4860:4860::8888
  Domain name: example.com
  Active clients: 1

link-address が PD ルートを払い出す Dist のインターフェースアドレスと一致していること

show ipv6 route

Core#show ipv6 route ospf
IPv6 Routing Table - default - 7 entries
Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, U - Per-user Static route
       B - BGP, R - RIP, H - NHRP, I1 - ISIS L1
       I2 - ISIS L2, IA - ISIS interarea, IS - ISIS summary, D - EIGRP
       EX - EIGRP external, ND - ND Default, NDp - ND Prefix, DCE - Destination
       NDr - Redirect, RL - RPL, O - OSPF Intra, OI - OSPF Inter
       OE1 - OSPF ext 1, OE2 - OSPF ext 2, ON1 - OSPF NSSA ext 1
       ON2 - OSPF NSSA ext 2, la - LISP alt, lr - LISP site-registrations
       ld - LISP dyn-eid, lA - LISP away, le - LISP extranet-policy
       lp - LISP publications, a - Application, m - OMP
O   2001:DB8:FD7::/64 [110/2]
     via FE80::AE86:200:2, GigabitEthernet1
OE2 2001:DB8:CAFE::/48 [110/20]
     via FE80::AE86:200:2, GigabitEthernet1

dist から以下のルートを OSPFv3 で学習していること

/64 link-address

/48 DHCPv6-PD 集約ルート

/56 の DHCPv6-PD サブネットルートを受信している場合、Dist で集約ルートに失敗している

Dist

OSPFv3

show ipv6 ospf summary-prefix

Dist#show ipv6 ospf summary-prefix

            OSPFv3 Router with ID (1.1.1.11) (Process ID 1)

2001:DB8:CAFE::/48  Metric 20, External metric type 2, Tag 0

/56 スタティックルートが、集約して /48 で再配布されていること

DHCPv6-PD リレーエージェント

show ipv6 dhcp relay binding

Dist#show ipv6 dhcp relay binding

Relay Bindings associated with default vrf:
Prefix: 2001:DB8:CAFE::/56 (GigabitEthernet1)
  DUID: 00030001001E14D9FB00
  IAID: 655361
  lifetime: 2592000
  expiration: 01:34:35 UTC Oct 19 2021
Summary:
  Total number of Relay bindings = 1
  Total number of IAPD bindings = 1
  Total number of IANA bindings = 0
  Total number of Relay bindings added by Bulk lease = 0

IPv6 スタティックルーティング

show ipv6 route static

Dist#show ipv6 route static
IPv6 Routing Table - default - 8 entries
Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, U - Per-user Static route
       B - BGP, R - RIP, H - NHRP, I1 - ISIS L1
       I2 - ISIS L2, IA - ISIS interarea, IS - ISIS summary, D - EIGRP
       EX - EIGRP external, ND - ND Default, NDp - ND Prefix, DCE - Destination
       NDr - Redirect, RL - RPL, O - OSPF Intra, OI - OSPF Inter
       OE1 - OSPF ext 1, OE2 - OSPF ext 2, ON1 - OSPF NSSA ext 1
       ON2 - OSPF NSSA ext 2, la - LISP alt, lr - LISP site-registrations
       ld - LISP dyn-eid, lA - LISP away, le - LISP extranet-policy
       lp - LISP publications, a - Application, m - OMP
S   2001:DB8:CAFE::/56 [1/0]
     via FE80::5200:FF:FE04:3, GigabitEthernet1

PD クライアント宛 /56 スタティックルートが登録されていること

PD-CL

DHCPv6-PD クライアント

show ipv6 dhcp interface GigabitEthernet 4

GigabitEthernet4 is in client mode
  Prefix State is OPEN (1)
  Information refresh timer expires in 23:42:19
  Renew will be sent in 3d11h
  Address State is IDLE
  List of known servers:
    Reachable via address: FE80:DB8:FD7::1
    DUID: 00030001001E14471B00
    Preference: 0
    Configuration parameters:
      IA PD: IA ID 0x000A0001, T1 302400, T2 483840
        Prefix: 2001:DB8:CAFE::/56
                preferred lifetime 604800, valid lifetime 2592000
                expires at Oct 19 2021 01:34 AM (2590940 seconds)
      DNS server: 2001:4860:4860::8888
      Domain name: example.com
      Information refresh time: 0
  Prefix name: PD-PREFIX
  Prefix Rapid-Commit: disabled
  Address Rapid-Commit: disabled

/56 プレフィックスを受信していること

下位にサブネット分割するための、プレフィックス名があること

DNS サーバアドレスが DHCPv6 サーバで設定したものと同一であること

ドメイン名が DHCPv6 サーバで設定したものと同一であること

show ipv6 interface GigabitEthernet 1 prefix

PD-CL#show ipv6 interface GigabitEthernet 1 prefix
IPv6 Prefix Advertisements GigabitEthernet1
Codes for 1st column:
       A - Address, P - Prefix-Advertisement, O - Pool
       U - Per-user prefix
Codes for 2nd column and above:
       D - Default
       N - Not advertised, C - Calendar

PD default [LA] Valid lifetime 2592000, preferred lifetime 604800
A 2001:DB8:CAFE::/64 [LA] Valid lifetime 2592000, preferred lifetime 604800

DHCPv6 サーバ

show ipv6 dhcp interface GigabitEthernet 1

PD-CL#show ipv6 dhcp interface GigabitEthernet 1
GigabitEthernet1 is in server mode
  Using pool: SLAAC
  Preference value: 0
  Hint from client: ignored
  Rapid-Commit: disabled

Gi1 に pool 名を指定した場合、pool 名が出力されます

Automatic で Pool 名を指定しない場合もあります

show ipv6 dhcp pool

PD-CL#show ipv6 dhcp pool
DHCPv6 pool: SLAAC
  Imported DNS server: 2001:4860:4860::8888
  Imported Domain name: example.com
  Active clients: 0

Pool に DHCPv6 サーバから受信した

• DNS サーバ
• ドメイン名

が設定されていること

SLAAC

show ipv6 route

SLAAC#show ipv6 route
IPv6 Routing Table - default - 4 entries
Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, U - Per-user Static route
       B - BGP, R - RIP, H - NHRP, I1 - ISIS L1
       I2 - ISIS L2, IA - ISIS interarea, IS - ISIS summary, D - EIGRP
       EX - EIGRP external, ND - ND Default, NDp - ND Prefix, DCE - Destination
       NDr - Redirect, RL - RPL, O - OSPF Intra, OI - OSPF Inter
       OE1 - OSPF ext 1, OE2 - OSPF ext 2, ON1 - OSPF NSSA ext 1
       ON2 - OSPF NSSA ext 2, la - LISP alt, lr - LISP site-registrations
       ld - LISP dyn-eid, lA - LISP away, le - LISP extranet-policy
       lp - LISP publications, a - Application, m - OMP
ND  ::/0 [2/0]
     via FE80::5200:FF:FE04:0, GigabitEthernet4
NDp 2001:DB8:CAFE::/64 [2/0]
     via GigabitEthernet4, directly connected
L   2001:DB8:CAFE:0:5200:FF:FE05:3/128 [0/0]
     via GigabitEthernet4, receive
L   FF00::/8 [0/0]
     via Null0, receive

show ip name-servers

SLAAC#show ip name-servers
2001:4860:4860::8888

リファレンス

Cisco機器を用いた DHCP によるIPアドレス自動取得動作の確認と解説 (DHCPv6-PD)

CSR1000V IPv6 Access Services: DHCPv6 Prefix Delegation

DHCPv6 using the Prefix Delegation Feature Configuration Example

プロフェッショナルIPv6

Cisco Catalyst 9300 Series Switches Data Sheet