上位 2 バイト目の上半分がフ ラグ、下半分がスコープです。 3 バイト目からずっと 0 が続 き、下位 4 バイトがグループ 識別子で埋められます。
フラグはあまり意味がないので、 ここは単に 0 だと思って頂い て結構です。スコープには、以 下が定義されています。
1 ノードローカル・スコープ 2 リンクローカル・スコープ 5 サイトローカル・スコープ 8 組織ローカル・スコープ e グローバル・スコープサイトローカルと組織ローカル はどう違うのかという疑問を持 つ人がいるでしょう。しかし、 組織ローカルは何の経験もなく いいかげんに定義されたスコー プですので、おそらく IPv6 の 設計者にも答えられない問題だ と思います。:-p
グループ識別子は、0000:0000 〜 feff:ffff の値が使えます。現 在いくつかのグループ識別子が 定義されていますが、覚える必 要のあるのは、以下の 2 つで す。
0000:0001 全ノード 0000:0002 全ルータすなわち ff01::1 はノードロー カル全ノード・マルチキャスト・ アドレスを意味します。ほとん どループバック・アドレスと考 えて構いません。しかし正確に は、マルチキャストはグループ 通信ですから、1 つのノード内 で複数のプロセスが通信するた めのマルチキャスト・アドレス です。
ff01::2 はノードローカル全ルー タを意味し、あるノード内の経 路制御に関係するプロセスが参 加するマルチキャスト・アドレ スです。
ff02::1 はリンクローカル全ノー ドですから、いわゆるブロード キャストの代わりに使われます。
ff02::2 はリンクローカル全ルー タ、つまりあるリンク上のすべ てのルータが参加するマルチキャ スト・アドレスです。
ややこしいのですが歴史的な理 由により、上図の構造に従わ ないマルチキャスト・アドレス があります。その名を要請マル チキャスト・アドレスといい、 アドレス解決(いわゆる ARP)に 使われます。要請マルチキャス ト・アドレスを以下にに示しま す。
一見リンクローカル・マルチキャ スト・アドレスに見えますが、 下位 5 バイト目が 01 になっ ています。これは歴史的な理由 によります。更に下位 4 バイ ト目が必ず ff となります。グ ループ識別子が 0000:0000 〜 feff:ffff の範囲しか使えない のはこのためです。下位 3 バ イトは、MAC アドレスを調べた いユニキャスト・アドレスの下 位 3 バイトを入れます。
たとえば、 fe80::260:97ff:fe40:efab に 対する要請マルチキャスト・ア ドレスは、ff02::1:ff40:efab となります。
アドレス解決のメッセージは、 リンクローカル全ノード・マル チキャスト・アドレスではなく 要請マルチキャスト・アドレス に送られます。
以前はプラグ＆プレイを唄った 機器もうまくつながらないこと が多く、Plug & Play (つない で遊べ)ではなく Plug & Pray (つないで祈れ)と冗談をいって いました。最近ではこの皮肉が 聞かれなくなるぐらい、安定性 を増して来ているように思いま す。
IPv6 の売りの 1 つはプラグ＆ プレイです。IPv4 でも DHCP を使って自動的に設定できると 反論されるかもしれません。し かし、IPv6 ではすべてのホス トが対応していること、そして DHCP サーバが不要であること が、IPv4 とは決定的に違いま す。
IPv6 のプラグ＆プレイを説明 する際、よく「歯科医の憂鬱」 と「管理者の悪夢」というたと え話が引合に出されます。
歯科医は医師免許を取得してい る程高学歴ですが、コンピュー タやネットワークに関しては素 人です。いくつかのコンピュー タをオフィスに導入し、 Ethernet につなげば通信でき ると信じています。
ネットワークの管理者はよく悪 夢にうなされます。月曜に届く はずだった 100 台のコンピュー タが遅れて金曜日に届きました。 しかし会社の上司は、来週頭に はコンピュータを使ってインター ネットを利用し始められるよう にと命令しました。
IPv6 はこの 2 つの命題を解決 するように設計されています。 まず、歯科医の憂鬱から考えて いきましょう。
歯科医は当然 DHCP サーバなど 設定できません。そのため、オ フィスの Ethernet を通じてコ ンピュータが通信するには、 それぞれのコンピュータが IPv6 アドレスを自分で生成す る必要があります。
このアドレスは、世界全体で一 意である必要はありませんが、 少なくとも Ethernet 内では衝 突してはいけません。ここで、 前回お話ししたリンクローカル・ アドレスが登場します。これは fe80::/64 のプレフィックスに、 8 バイトのインターフェイス識 別子をくっつけた構造をしてい ました。
話を分かりやすくするために、 歯科医が購入したあるコンピュー タの Ethernet アドレスを 00:60:97:40:ef:ab としましょ う。このコンピュータに載って いる IPv6 対応 OS は、この 6 バイトの Ethernet アドレスを 8 バイトの EUI 64 アドレスに 変換します。
具体的には、3 バイトに分割し、 ff:fe を間に挟み、上位 1 バ イトに存在する universal/local ビットを反転 させます。この例では、 260:97ff:fe40:efab というイ ンターフェイス識別子ができあ がります。これに fe08::/64 を付けた、 fe80::260:97ff:fe40:efabが 「仮の」 IPv6 リンクローカル・ アドレスとなります。
世界で一意な Ethernet アドレ スから作ったアドレスですから、 これだけでもその Ethernet 内 で一意であると期待できます。 しかし衝突している可能性を完 全には否定できません。ですか ら、あくまで「仮」なのです。
この「仮」という修飾語を取り 除くために、このコンピュータ は Ethernet につながった瞬間 に近隣要請メッセージを要請マ ルチキャスト・アドレス ff02::1:ff40:efab に向けて発 行します。すなわち、「誰かこ の IPv6 アドレスを使っていま すか」と大声で叫ぶのです。
「使っているよ」と返事がなけ れば、仮の IPv6 アドレスから、 本当に自分自身のものになりま す。重複を検知した場合は、ディ スプレイに警告を出すなどして、 その IPv6 アドレスの使用をあ きらめます。
これまでの仕組みで歯科医の憂 鬱な気分は解消されました。次 は管理者の悪夢を断ち切る番で す。管理者に課せられた課題は、 インターネットを利用したコン ピュータ通信を可能にすること でした。
グローバル・アドレスと Ethrenet の出口のルータが分 かれば、この問題は解決されま す。IPv6 ではルータがそのリ ンクの上位 8 バイトのプレフィッ クスを指定したルータ通知メッ セージを ff02::1 に対し定期 的に発行しています。
これと 8 バイトのインターフェ イス識別子を連結すれば、グロー バル・アドレスが生成できます。 出口ルータには、そのプレフィッ クスを配ってくれたルータを指 定します。
定期的なルータ通知メッセージ を待切れない場合は、ff02::2 に対しルータ要請メッセージを 発行し、即座にルータ通知メッ セージを発行するよう要請でき ます。
通常、Ethernet カードでは、 自分の Ethernet アドレスと Ethernet のブロードキャスト・ アドレス ff:ff:ff:ff:ff:ff に対し穴が空いています。よっ て、この 2 つのいずれかが終 点アドレスに指定されている Ethernet フレームを受け取れ ます。
IPv6 のマルチキャスト・アド レスに参加するには、それに対 応する Ethernet アドレスを生 成し、Ethernet カードに穴を 空ける必要があります。この変 換方式は、33:33 に IPv6 マル チキャスト・アドレスの下位 4 バイトを連結すると定められて います。
たとえば、ff02::1 と ff02::1:ff40:efab 対応する Ethernet アドレスは、それぞ れ 33:33:00:00:01 と 33:33:ff40:efab になります。
前述した重複アドレス検知をも う一度見直してみましょう。 IPv6 対応 OS は、「仮」のア ドレス fe80::260:97ff:fe40:efab を 作成した後、対応する要請マル チキャスト・アドレス ff02::1:ff40:efab に参加しま す。さらに、リンクローカル・ 全ノード・アドレス ff02::1 にも参加します。
次に「仮」という修飾語をとる ために近隣要請メッセージを送 信するのは前述の通りです。こ の IPv6 パケットの終点は ff02::1:ff40:efab、始点は未 指定アドレス「::」、対象アド レスは fe80::260:97ff:fe40:efabとな ります。
この近隣要請メッセージを受け 取る可能性のあるのは、 33:33:ff:40:ef:ab に穴を空け ているEthernet カードを持つ コンピュータのみです。受け取っ たとしても、下 3 バイトが一 致しているだけであり、IPv6 アドレス全体が衝突していると は限りません。
そこで、全体として衝突してい ないか対象アドレスを調べます。 もし、衝突していたら同じ要請 マルチキャスト・アドレスを宛 先として近隣通知メッセージを 出し、「僕がすでに使っている よ」と告げるのです。
このように、IPv6 では重複ア ドレス検知の際、要請マルチキャ スト・アドレスを用いることで、 巻き込まれるコンピュータの数 を減らしています。アドレス解 決の際も同様です。