IPv6-трафик в сетях IPv4

Celebrating New Year 2016 with 10% IPv6!
Projection of IPv6 %-age of IPv6-Enabled Web Browsers (courtesy Google) in World Wide
World Wide Projection ~15% (April 11, 2017)

Celebrating New Year 2016 with 10% IPv6!

Internet Peering Ecosystem

Internet Peering Ecosystem

Runet Peering Ecosystem

Каким образом IPv6-трафик присутствует в IPv4-сетях?
IPv4 Header
IPv6 Header
Field’s Name Kept from IPv4 to IPv6
Fields Not Kept in IPv6
Name and Position Changed in IPv6
New Field in IPv6
Legend

Каким образом IPv6-трафик присутствует в IPv4-сетях?
Dual-stack
Идеальный мир
Реальный мир
Еще более реальный мир

Каким образом IPv6-трафик присутствует в IPv4-сетях?

Многообразие механизмов перехода
Dual-stack
Tunneling
Translation
6in4
6to4
6a44
GRE tunneling
ISATAP
Teredo
6rd
LISP
IPv6 over MPLS
и другие
Dual-stack
Dual-stack lite
NAT64
Некоторые из этих механизмов инкапсулируют IPv6-пакеты внутрь IPv4-пакетов.
Есть желание посмотреть, что на самом деле передается внутри IPv4-пакета (вложенный внутрь IPv6-пакет – тоже часть IPv6-трафика, который необходимо учитывать при анализе). Каким образом может быть инкапсулирован IPv6 в IPv4?

Каким образом IPv6-трафик присутствует в IPv4-сетях?
Tunneling
IPv4 tunnel
connecting IPv6 routers
IPv4
IPv4

Обзор Dual-stack lite (DS-lite)
2001::1/64
192.168.1.1/24
4in6 encapsulation
NAT
2222::1/64
1.1.1.1/24
Заполняется таблица трансляции на NAT:
192.168.1.1:XXXX == 1.1.1.1:YYYY (классический NAT44)
IPv4-пакет с IP 192.168.1.1 пришел от 2001::1
Source IPv4: 192.168.1.1
Source IPv4: 1.1.1.1

Обзор 6to4
192.88.99.1/24
192.88.99.1/24
178.49.90.4/26
2002:b231:5a04::1/64
V6 anycast
V6 anycast
Анонсирует маршрут до 2002::/16
2001::1/64
1
2
3
4

Обзор 6in4
216.66.80.162
178.49.90.4/26
2001:470:71:9b8::2/64
Анонсирует маршрут до 2001:470:71:9b8::/64
2001::1/64
1
2
3
4

Способы инкапсуляции IPv6 в IPv4
Protocol 41
6to4, 6in4, ISATAP
Easily filtered
UDP
Teredo, 6a44
Less susceptible to filtering
IPv4 source address
IPv4 destination address
TTL
…
Protocol: 41
IPv6 source address
IPv6 destination address
…
Payload
IPv4 header
IPv6 head
IPv6 data
IPv4 packet
IPv4 source address
IPv4 destination address
TTL
…
Protocol: 17
IPv6 source address
IPv6 destination address
…
Payload
IPv4 header
UDP head
IPv6 head
IPv4 packet
UDP Source port
UDP Destination port
…
I6 D

Каким образом IPv6-трафик присутствует в IPv4-сетях?
Translation
6-4 translation
4-6 translation

Обзор NAT64
2001::1/64
example.com
2.2.2.2/24
1.1.1.1/24
DNS64 ask IPv4 DNS:
example.com A: 2.2.2.2
example.com AAAA: none
DNS64 answer IPv6 host:
example.com A: 2.2.2.2
example.com AAAA: 64:ff9b::2:2:2:2
1
2
IPv6 host 2001::1 отправляет пакет для example.com:
ISP IPv6 ONLY

Обзор NAT64
2001::1/64
example.com
2.2.2.2/24
1.1.1.1/24
3
4
Заполняется таблица трансляции на NAT64:
[2001::1]:8080 == 1.1.1.1:8080
Согласно RFC6145 заголовок IPv6 конвертируется в IPv4.
Пакет IPv6 превращается в IPv4 и высылается через IPv4 интерфейс NAT64:
ISP IPv6 ONLY

Обзор статьи
Monitoring of Tunneled IPv6 Traffic
Using Packet Decapsulation and IPFIX
By Martin Elich, Matej Gregr and Pavel Celeda

Кратко о IPFIX
Internet Protocol Flow Information Export
Протокол IETF, определяющий стандарт экспорта информации о потоках данных с различных сетевых устройств.
Основан на протоколе Cisco NetFlow v9.
Информация о потоках данных может использоваться в таких задачах, как:
Мониторинг трафика, учет использования сетевых ресурсов
Анализ трафика
Обнаружение/предотвращение вторжений
Flow 1:
IPv4 host 192.168.1.1 to IPv4 host 8.8.8.8
TCP src port: 1234, TCP dest port 3333
Flow 2:
IPv4 host 192.168.1.1 to IPv4 host 8.8.8.8
Protocol number = 41 (IPv6 inside)

Traffic copy
IP traffic
Кратко о IPFIX
Observation point
Metering process
Filtering
FLOW 1
…
FLOW N
Exporter process
IPFIX
protocol
IPFIX Collector
Analyzer,
Vizualizer

IPv6 statistics
Суть статьи
10Gbps NIC (FPGA-based) with load-balancing
(HW accelerated NIC/HANIC)
IPv4 packets
libsze2 (software interface)
В сети практически нет информации по библиотеке
Скорее всего, с ее помощью делается zero-copy
Для каждого принятого пакета ставит timestamp
Некоторым образом получает хэш заголовка пакета
Далее согласно хэшу пакеты распределяются по обработчикам
Flowmon exporter #1
Flowmon exporter #n
Input plugin
Input plugin
…
IPFIX protocol
Flowmon
collector
CPU core 1
CPU core n
Пакеты распределяются по обработчикам
На каждом ядре сидит экспортер с самописным плагином для обнаружения IPv6 в v4
(реализовано обнаружение Teredo, ISATAP, 6to4)
При обнаружении IPv6-пакета внутри IPv4, IPv6-пакет декапсулируется из IPv4, на основании информации в заголовке IPv6 пакет сопоставляется определенному потоку.
Информация о потоке передается сборщику при помощи протокола IPFIX.
Сборщик IPFIX (в данном случае Flowmon) собирает итоговую статистику по потокам со всех экспортеров и презентует ее пользователю в том или ином виде
Получение статистики по IPv6-трафику, инкапсулированному в IPv4 (разбор некоторых туннелей)

Варианты новой высокопроизводительной архитектуры
40-100Gb/s
NIC
with GPUDirect
IPv4 parser 1
GPU core 1
GPU
with GPU Direct
Packets over DMA
…
IPv4 parser n
GPU core 1
Application interaction layer (zero-copy)
Flowmon exporter #1
Flowmon exporter #n
Input plugin
Input plugin
…
CPU core 1
CPU core n
IPv6 statistics
IPFIX protocol
Flowmon
collector
IPv4
packets
Mellanox ConnectX-4 LX
Nvidia Tesla Kepler GPU
+

Варианты новой высокопроизводительной архитектуры
40-100Gb/s
intelligent NIC
Application interaction layer (zero-copy)
NIC API
Flowmon exporter #1
Flowmon exporter #n
Input plugin
Input plugin
…
CPU core 1
CPU core n
IPv6 statistics
IPFIX protocol
Flowmon
collector
IPv4
packets
Packet parser
Napatech NT100-E3-1-PTP
Accolade ANIC-100K

Основные RFC
RFC 7059 - A Comparison of IPv6-over-IPv4 Tunnel Mechanisms
RFC 4213 - Basic Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers
RFC 6145 - IP/ICMP Translation Algorithm
RFC 6146 - Stateful NAT64
RFC6147 - DNS64