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［ネットワーク運用］ Windows管理者のためのIPv6入門 第3回　L2アドレスを解決する近隣探索プロトコル 1．IPv6におけるL2アドレス解決 デジタルアドバンテージ　打越 浩幸 2012/05/24

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　前回までは、IPv6アドレスの基本と、IPv6パケットの構造について解説した。今回は、同一ネットワーク・セグメント上に接続されたIPv6ノード同士で、どうやってL2のアドレス（MACアドレスなど）を見つけるかについて見ていく。

IPv6アドレスを MACアドレスに変換するL2アドレス解決

　IPv6で通信する場合、ユーザーやアプリケーションではIPv6アドレスを使って通信相手を識別・特定するが（名前を使う場合は、何らかの方法で名前からIPv6アドレスへ変換しておくが、この方法については今後解説）、実際のイーサネットなどのL2（OSI階層モデルでいう第2層のこと）メディアではL2アドレス（イーサネットなどでは「MACアドレス」と呼ばれている。ネットワーク・アダプタごとに割り当てられている6bytesのユニークな数値）を使って通信相手を識別している。そのため、IPv6でデータをほかのノードに送信するためには、そのノードが持つL2アドレスを何らかの方法で調べておき、そのL2アドレスをあて先としてイーサネット・パケットを送信しなければならない。このように、IPv6やIPv4のIPアドレス（L3アドレス）からL2アドレスを求める処理のことを「L2アドレス解決（L2 address resolution）」とか「MACアドレス解決（MAC address resolution）」という。

　IPv4の場合は、「ARP（Address Resolution Protocol）」というプロトコルを使って通信相手のIPv4アドレスからそのノードのMACアドレスを求めていた（次の記事参照）。

• 連載 基礎から学ぶWindowsネットワーク 第11回「MACアドレスを解決するARPプロトコル」

　参考のためにIPv4のARPの動作を簡単にまとめておくと、次のようになっている。

1. あるノードPC1が、通信相手PC2のL2アドレス（MACアドレス）を知りたいとする。PC1は、PC2のL3アドレス（IPアドレス）をARPパケットに埋め込んで、ARP要求パケットをブロードキャスト送信する。

2. ARPのブロードキャストを受信した各ノードは、自分自身のL3アドレスとARPパケット中の要求L3アドレスを比較し、一致していれば自分に対する要求であると判断し、自分自身のL2アドレスをARP応答パケットに埋め込んで、P1へ返信する。

3. PC1は、受信したパケットからPC2のL2アドレスを取り出し、以後、それをあて先とする。

4. 一度取得したL3アドレスとL2アドレスの情報は「ARPテーブル」に（デフォルトでは最大10分間）キャッシュしておき、以後は通信相手のL3アドレスをここから取得する。ARPテーブル中に見つからない場合は、上記1〜3の手順を繰り返す。

　IPv6の場合もこのARPと似たような仕組みを使っているが、IPv4の場合と違って、IPv6ではICMPv6の「近隣探索（ND：Neighbor Discovery）」機能を使って実現している点が異なる（※）。近隣探索とは、同一リンク（同一のネットワーク・セグメントのこと）上にあるIPv6のノードを見つけることだが、IPv4のARPやルータ発見、リダイレクトなど、ルーティング／L2アドレス解決に関する機能をまとめて整理している。今回は近隣探索のうち、IPv6ルータが存在しない、最もシンプルな形態のIPv6ネットワークにおける探索手順について詳しく見ていこう。IPv6ルータが存在するネットワークや、ドメイン名からIPv6への名前解決も同時に行うようなケースについては次回以降で取り上げる。

ICMPv6の近隣探索（ND）パケットの構造

　まず近隣探索で利用されるICMPv6パケットの構造について見ておこう。ICMPv6にはいくつかのメッセージ・タイプ（コマンド）があるが、近隣探索では次のようなパケットが使われる。これはRFC 4861の「Neighbor Discovery for IP version 6 (IPv6)」で定義されている。

ICMPv6のNeighbor Solicitation／Neighbor Advertisementパケット

上はICMPv6のパケットの構造。ICMPv4の場合とほとんど同じである。メッセージ・ボディ部分に、メッセージ・タイプに応じたさまざまなデータをセットする。ICMP6にはいくつかの近隣探索（ND）関連のメッセージ・タイプ（コマンド）が定義されているが、これはそのうちの「Neighbor Solicitation」と「Neighbor Advertisement」パケットの例。IPv4におけるARP要求とARP応答に相当する。「ターゲット IPv6 アドレス」にIPv6アドレスを入れてマルチキャスト送信し、結果を受け取る。

　近隣探索では次のようなタイプが定義されているが、今回は135と136の2つに注目する。

タイプ	名前	意味
133	Router Solicitation（RS）	同一リンク上におけるIPv6ルータの探索に使用される。ルータ情報の要求
134	Router Advertisement（RA）	RSに対する応答。ルータは定期的にこのパケットを送信することにより、ほかのIPv6ノードに対してルータやIPv6アドレス情報などを通知する
135	Neighbor Solicitation（NS）	同一リンク上におけるIPv6ノードのL2アドレス解決に使用される。IPv4におけるARP要求に相当
136	Neighbor Advertisement（NA）	NSに対する応答。IPv4におけるARP応答に相当
137	Redirect	より望ましいルーティング先情報の通知。IPv4におけるICMPリダイレクトに相当
近隣探索に利用される主なICMPv6メッセージ
ICMPv6にはいくつかのサブコマンド（メッセージ・タイプ）があるが、リンク上でL2アドレス解決したり、ルータを見つけたりするために利用されるものとしては、これら5つがある。今回は135と136の2つに注目する。

IPv6における近隣探索

　Neighbor SolicitationとNeighbor Advertisementを使った、IPv6におけるL2アドレス解決の様子を次に示す。

IPv6における近隣探索の動作

PC1からPC2に対してIPv6で通信を行おうとすると、通信に先立って、PC1はPC2のMACアドレスを入手する必要がある。これをL2アドレス解決という。IPv6では、ICMPv6の近隣探索機能を使ってこれを行う。

　ここではPC1からPC2に対して、IPv6で通信を行おうとしているとする。PC1がPC2と通信するためには、PC2のMACアドレスが必要である。そこで、最初にPC2に対して近隣探索のNeighbor Solicitationパケットをマルチキャスト送信する。するとPC2はそれに対してNeighbor Advertisementパケット中に自分自身（PC2）のMACアドレスをセットしてユニキャスト通信で返す。これでPC1はPC2のL2アドレス情報を入手できる。

INDEX
	［ネットワーク運用］Windows管理者のためのIPv6入門
	第3回　L2アドレスを解決する近隣探索プロトコル
	1．IPv6におけるL2アドレス解決
	2．近隣探索の例と近隣キャッシュの操作

「連載」

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