Services avancés IPv4 et IPv6 pour la communication audiovisuelle

Université Paris 7 Denis Diderot UFR d INFORMATIQUE DESS Applications des Réseaux et de la Télématique Benoît LE BONHOMME Services avancés IPv4 et IPv6 pour la communication audiovisuelle Soutenu en septembre 2005 Directeur des études : Gilbert Sol Directeur du mémoire : Yves Legrandgérard Tuteur en entreprise : Jacques Prévost Deux exemplaires de ce mémoire sont déposés et librement consultables au secrétariat du DESS «Applications des Réseaux et de la Télématique» Toute reproduction en est interdite sans accord écrit de l auteur et du directeur des études

TU1. INTRODUCTION... 5 U2.U UENVIRONNEMENT DE TRAVAILU... 6 U2.1.U UL ASSOCIATION ARISTOTEU... 6 U2.2.U ULE RESEAU RENATER-4U... 7 U2.3.U ULE GIP RENATERU... 9 U2.4.U USIPA SERVICES IP AVANCES ET PROSPECTIVEU... 9 U2.5.U ULE GN6U... 10 U3.U UOBJECTIFS DU STAGEU... 11 U4.U UCONTEXTE DE TRAVAILU... 12 U4.1.U UIPV6U... 12 U4.1.1.U Un plus grand nombre d adresses IPU... 12 U4.1.2.U UArchitectures des adresses IPv6(RFC 3513)U... 13 U4.1.3.U UFormat d un datagramme IPv6 (RFC 2460)U... 14 U4.1.4.U ULes différents types d adresses IPv6U... 15 U4.1.5.U UAuto configuration des stations (RFC 2461)U... 15 U4.1.6.U ULe routageu... 17 U4.2.U ULE SERVICE DE NOMSU... 17 U4.3.U UETAT DE LA PLATE-FORME IPV6 EN SEPTEMBRE 2004U... 19 U4.4.U UEVOLUTION DE LA PLATE-FORMEU... 22 U4.4.1.U UPourquoi le changement d architecture?u... 22 U4.4.2.U UDéfinitions de la norme IEEE 802.1qU... 22 U4.4.3.U UStructure de la plate-formeu... 24 U4.4.3.1. Mise en place des VLANs... 24 U4.4.3.2. Mise en place d un pare feu... 34 U4.4.3.3. Mise en service des domaines renater.gn6.net et renater.gn6.org... 38 U4.4.3.4. Mise en place d un outil de supervision : Nagios... 39U U4.4.3.5. Mise en place d un serveur SMTP (Postfix)... 42 U5.U ULES PROTOCOLES DE COMMUNICATION AUDIOVISUELLEU... 44 U5.1.U ULE MULTICASTU... 44 U5.1.1.U UGénéralitésU... 44 U5.1.2.U UAdressage Multicast IPv4U... 45 U5.1.3.U UAdressage IPv6U... 45 U5.1.4.U UGestion des groupes multicastu... 46 U5.1.4.1.U UMLD version 1 (RFC 2710)U... 46 U5.1.4.2.U UMLD version 2 (RFC 3810)U... 48 U5.1.4.3.U UAu niveau inter-lans (Domaine PIM)U... 48 U5.1.4.4.U UAu niveau inter-domainesu... 50 U5.1.5.U UM6BoneU... 51 U5.1.5.1. Présentation... 51 U5.1.5.2. Topologie... 51 U5.2.U URTP ET RTCP (RFC 3550 ANCIENNEMENT 1889)U... 54 U5.2.1.U UIntroductionU... 54 U5.2.2.U UEn-tête d un paquet RTPU... 55 U5.2.3.U URTCPU... 55 U5.2.3.1. Les paquets RTCP de type «Sender Report» et «Receiver Report»... 56 U5.2.3.2. Différences entre la RFC 1889 et 3550... 58 U5.2.4.U UProfil RTP Audio et Vidéo (RFC 3551 anciennement 1890)U... 58 U5.2.4.1. Différences entre la RFC 1890 et 3551... 59 U5.3.U UH323U... 60 U5.3.1.U UVisioconférence H.323U... 60 U5.3.2.U UNormes H.323U... 61 U5.3.3.U UPortier H.323 (Gatekeeper)U... 63 U5.3.4.U ULe plan de numérotation E.164U... 66 U5.3.5.U URéseaux de portier H.323U... 66-2 -

... U5.3.6.U USécurité d un réseau H.323U... 70 U5.3.7.U UPont multipoint (MCU)U... 71 U5.4.U UPROTOCOLE SIP (RFC 3261)U... 72 U5.4.1.U UArchitecture protocolaire SIPU... 72 U5.4.2.U UOuverture d une sessionu... 74 U5.4.3.U UAppel SIP entre deux utilisateursu... 74 U5.4.4.U UDescription des méthodes de requêtesu... 76 U5.4.5.U UEtablissement d une communication en mode client serveuru... 77 U5.4.6.U UFormat des messages SIPU... 78 U5.4.7.U UComparaison SIP et H323U... 79 U6.U ULES APPLICATIONS DE COMMUNICATIONS AUDIOVISUELLESU... 81 U6.1.U ULES SEMINAIRES ARISTOTEU... 81 U6.2.U ULE PROJET DIMU... 84 U6.3.U UISABELU... 85 U6.4.U ULES LOGICIELS LIBRES UTILISANT LE PROTOCOLE SIPU... 86 U6.4.1.U ULes clients SIP dit U.A.C.(User Agent Client)U... 86 U6.4.2.U ULes serveurs mandatairesu... 87 U6.4.3.U ULes serveurs SIP d enregistrement «PBX»U... 88 U7.U UMISE EN ŒUVREU... 89 U7.1.U ULES OUTILS H323U... 89 U7.1.1.U UOpenH323U... 89 U7.1.2.U UInstallation des librairies H323 sous Linux Debian sargeu... 90 U7.1.3.U UTest du fonctionnement des librairies H323 avec les protocoles IPv4 et IPv6U... 91 U7.1.4.U UTest entre deux clients H323U... 95 U7.1.5.U UTest du logiciel openmcuu... 97 U7.1.6.U UTest du portier H323 GNUgkU... 101 U7.1.7.U UConfiguration des clients H323 avec un portier H323U... 103 U7.2.U ULES OUTILS SIPU... 108 U7.2.1.U UAppel SIP avec l outil kphoneu... 108 U8.U UAPPLICATION DE GESTION D UNE VISIOCONFERENCE A L AIDE DU LOGICIEL VIDEOLANU... 110 U8.1.U UVIDEOLANU... 110 U8.1.1.U ULire un flux du réseauu... 110 U8.1.2.U ULecture à partir d'une entrée vidéou... 112 U8.1.3.U UDiffuser une vidéo en multicastu... 113 U8.1.4.U UVLMU... 115 U8.2.U UAPPLICATION DE GESTION DE VISIOCONFERENCEU... 116 U8.2.1.U UTest du bon fonctionnement du service multicast du siteu... 116 U8.2.2.U UDémarrage de l applicationu... 118 U8.2.3.U ULa causette multicastu... 120 U8.2.4.U ULa gestion d une visioconférenceu... 121 U8.3.U UCARACTERISTIQUES TECHNIQUES DE L APPLICATION DE VISIOCONFERENCEU... 127 U8.3.1.U ULa communicationu... 127 U8.3.2.U ULa causette multicast «Aristo-MultiChat»U... 134 U8.3.3.U ULa gestion d une visioconférenceu... 135 U8.4.U UEXEMPLE DE CONFERENCEU... 140 U8.5.U UEVOLUTIONS ET AMELIORATIONSU... 142 U9.U UCONCLUSIONU... 143 U10.U UANNEXESU... 144 U10.1.U UANNEXE 1 - CONFIGURATION DU ROUTEUR 6WINDU... 144 U10.2.U UANNEXE 2 - CONFIGURATION DU COMMUTATEUR CISCO 2950U... 150 U10.3.U UANNEXE 3 - CONFIGURATION DU SERVEUR DE NOM «BIND 9»U 154 U10.4.U UANNEXE 4 - BIBLIOGRAPHIEU... 162-3 -

Remerciements Je tiens tout d abord à remercier M. Jacques Prévost qui a su me conseiller, me guider et m apporter les réponses nécessaires au bon déroulement de mon stage et pour m avoir accordé sa confiance en tant que stagiaire Aristote. Je tiens aussi à remercier M. Bernard Tuy pour ses précieux conseils ainsi que tout le personnel du GIP RENATER avec en particulier les personnes suivantes pour leurs conseils et leur accueil: Marcolino Pires, Jérôme Durand, Simon Muyal, Thierry Bono, Cécile Marlet, Laurence Freyt-Caffin et Sandra Cabaret. Je tiens à remercier également le directeur du GIP RENATER, M. Dany Vandromme, d avoir donné son autorisation à ma venue. Je remercie pour leurs formations, leurs conseils mais aussi pour la disponibilité dont ils ont fait preuve tout au long de l année pour répondre à nos questions, Yves Legrandgérard, mon directeur de mémoire et Gilbert Sol, mon directeur d étude au DESS Applications des Réseaux et de la Télématique. - 4 -

1. Introduction L association Aristote est impliquée dans la mise en œuvre et la retransmission en multicast d évènements à caractère pédagogique tels que les cours DIM, les Causeries de RENATER et les séminaires Aristote. L emploi des logiciels de visioconférence en multicast dans le cadre de ces retransmissions a permis de révéler des besoins quant aux fonctionnalités offertes par ces outils. C est dans cette optique que le projet OTESA a vu le jour courant l année 2004. OTESA est un ensemble d'outils choisis et intégrés par Aristote ou bien développés spécifiquement, pour transmettre sur RENATER, en haute qualité, des cours, conférences et séminaires (vidéo et transparents), ainsi que pour les enregistrer et traiter ces enregistrements pour pouvoir les rejoués par la suite. Pour aider de nombreux organismes et les accompagner tout au long de la démarche de transition IPv4 vers IPv6, le GIP RENATER a mis en place avec eux le Groupe des Néophytes IPv6 : le GN6. C est dans ce cadre que le projet de création d une plate-forme IPv6 a été initié. Différents partenaires dont l association Aristote ont mis à disposition les ressources nécessaires pour promouvoir les activités de recherche, de téléenseignements et de télétravail. J ai été chargé de mettre en place cette vitrine technologique IPv6. La mise en place de cette plate-forme a été amorcée par les stagiaires d Aristote les années précédentes notamment Christophe Herviaux mon prédécesseur au GIP RENATER, étudiant du DESS ART. - 5 -

2. Environnement de travail 2.1. L association Aristote Créée de manière informelle en 1984 par l'inria, le CEA, EDF et le CNES, formalisée en 1988, l'association Aristote regroupe de grands organismes ou entreprises françaises intéressées comme acteurs ou comme utilisateurs à l'évolution des télécommunications de transmissions de données. L'objectif d'aristote se situe dans le domaine des techniques, moyens, outils et services de communication informatique, notamment : mettre en commun des efforts de prospective, d'étude et d'information faits par ses membres. promouvoir l'élaboration et la mise en service de nouveaux produits, systèmes et services d'intérêt général au bénéfice de ses partenaires. Cette activité se déroule dans le cadre des Hgroupes de travail techniquesh d'aristote. organiser ou encourager des actions avancées d'information ou de formation : séminaires d'intérêt général, séminaires de formation technique, journées d'étude thématiques. L association Aristote est un acteur important dans le développement et dans la diffusion de connaissances concernant les nouvelles technologies de l information et de la communication. Aristote effectue ses actions grâce aux moyens suivants : des contributions en nature des organismes membres : participation de leurs experts aux groupes de travail, hébergements gracieux de services (serveur Web: hébergé par le CEA; secrétariat : hébergé par l'ecole Polytechnique). des ressources financières : cotisations des organismes membres, revenus issus de certaines activités payantes telles que séminaires et conférences, sponsorisations éventuelles. Etant un organisme à but non lucratif, Aristote ne fait pas de bénéfice global : tout excédent financier, lorsqu'il y en a, est réinvesti dans de nouvelles activités. Pour en savoir plus : HUhttp://www.aristote.asso.frUH - 6 -

P génération 2.2. Le réseau RENATER-4 ème «4P du Réseau National de télécommunications pour la Technologie, l Enseignement et la Recherche» Depuis plus de 10 ans, le Groupement d'intérêt Public RENATER, maître d ouvrage du Réseau National de Télécommunications pour la Technologie, l'enseignement et la Recherche, s emploie à faire évoluer le réseau RENATER pour répondre aux besoins de connectivité de plus en plus important de ses communautés. A l'issue d un appel d offres publié en mai 2004 pour l évolution du réseau, le nouveau RENATER-4 sera déployé d ici la fin de l année avec les spécificités suivantes : Une nouvelle architecture améliorée avec un maillage complet sur l ensemble des points de présence du réseau Une meilleure utilisation du réseau par l introduction des techniques les plus avancées de routage pour une distribution équilibrée de la charge sur l'ensemble du réseau Une disponibilité renforcée et sécurisation par boucles homogènes Une possibilité de répondre aux besoins de très hauts débits des grands projets de recherche en établissant des chemins optiques de bout en bout entre les points de présence Les entreprises qui contribuent à l évolution du réseau sont Telecom Développement pour la fourniture de l'ensemble des liaisons (à l'exception de l'ile de France et de la Corse), France Telecom pour la liaison avec la Corse, CISCO pour les équipements de routage et de commutation, Telecom Développement, Level3 et Neuf Telecom pour le réseau optique dédié aux grands projets de recherche et ALCATEL pour les équipements optiques. C est Communication & Systèmes qui assurera le déploiement, la gestion et l'administration de la totalité du nouveau réseau RENATER-4 sous contrôle du GIP RENATER. - 7 -

Figure 1 : RENATER-4 RENATER, Réseau National de télécommunications pour la Technologie l Enseignement et la Recherche, a été déployé au début des années 90 pour fédérer les infrastructures de télécommunication pour la recherche et l éducation. Afin de mener à bien cette action, le Groupement d Intérêt Public RENATER a été constitué en janvier 1993. Les membres du GIP RENATER sont le Ministère de l Éducation Nationale de l enseignement supérieur et de la Recherche et des grands organismes de recherche, le CEA, le CIRAD, le CNES, le CNRS, l INRA, l INRIA, l INSERM, le BRGM, le CEMAGREF et l IRD. Aujourd hui, RENATER fournit à ses ayants droit une connectivité nationale et internationale à très haut débit, l accès à des contenus et à des services leur permettant de travailler avec leurs homologues du monde entier. Plus de 600 sites sont «raccordés» à RENATER le plus souvent via des réseaux de collecte (réseaux régionaux ou métropolitains), mis en place à l initiative des collectivités territoriales. Le réseau RENATER est constitué d une infrastructure nationale reliant des points de présence en région et dans les DOM-TOM ainsi que des liaisons internationales, et un nœud d échange entre prestataires de service Internet appelé SFINX (Service for French INternet exchange). Le réseau RENATER est interconnecté au réseau Pan-Européen enseignement et recherche nommé GÉANT qui relie plus de 3500 établissements et fournit également une connectivité mondiale grâce à l EDA (European Distributed Access), un système d interconnexion distribuée avec des réseaux similaires dans d autres régions du monde, notamment l Amérique et l Asie. - 8 -

TP PT GIP 2.3. Le GIP RENATER 1 Le GIPTP PT RENATER réunit de grands organismes de recherche et d'enseignement, ainsi que le ministère en charge de l'education Nationale, de la recherche et de la technologie, pour développer et faire fonctionner le réseau RENATER. Un GIP (groupement d'intérêt public) est un organisme à but non lucratif, réunissant des administrations de l'etat et des organismes publics pour une activité définie : dans le cas du GIP RENATER il s'agit du réseau RENATER. Le GIP RENATER est le maître d'ouvrage de la partie commune de RENATER, constituée de son épine dorsale RENATER 4, des liaisons internationales, de ses actions pilotes, et du service SFINX, qui est un GIX (Global Internet exchange), point d'échange de trafic Internet entre prestataires de services Internet, ou opérateurs de télécommunications qui veulent échanger du trafic, sans transit et sans passer par des infrastructures internationales Le GIP RENATER est également le coordinateur technique et opérationnel global de l'ensemble du réseau RENATER y compris ses éléments régionaux. Il représente le réseau RENATER auprès des institutions françaises et étrangères, et notamment auprès des autres réseaux de la Recherche. Le directeur du GIP RENATER est M. Dany Vandromme, professeur des universités ; L'équipe du GIP RENATER comprend aujourd'hui un peu moins de 30 personnes : ingénieurs, techniciens et personnel administratif répartis entre Paris et Montpellier. 2.4. SIPA Services IP Avancés et prospective Le groupe SIPA est un service du GIP RENATER dont j ai fais partie pendant l année de mon stage. S appuyant sur des travaux expérimentaux, le premier rôle de l équipe est de déterminer les nouveaux usages et services qui vont pouvoir être mis en exploitation au profit de la communauté académique, usager naturel de RENATER. La mise en exploitation peut nécessiter une étape pilote, qui associe des usagers sélectionnés aux équipes de Renater et à son centre de supervision (CS). En amont, des travaux de recherche appliquée et des expérimentations sont nécessaires. De ce point de vue, la participation aux projets de recherche tant nationaux qu internationaux est indispensable. La transmission des connaissances et des compétences acquises par des actions de formation tant internes qu externes est le moyen de mettre en place les relais opérationnels pour que les bénéficiaires puissent s approprier ces nouveaux usages mis à leur disposition. 1 : Groupement d Intérêt Public. - 9 -

2.5. Le GN6 De nombreux organismes de la communauté des utilisateurs de RENATER désirent actuellement démarrer de petits réseaux IPv6 dans leurs organismes : cela leur permettra d acquérir l expertise nécessaire, et d étudier concrètement divers aspects techniques et opérationnels de l introduction de IPv6. Ainsi, ils pourront ensuite planifier dans de bonnes conditions la cohabitation IPv4 et IPv6. Pour les aider et les accompagner tout au long de cette démarche, le GIP RENATER a mis en place avec eux le Groupe des Néophytes IPv6 : le GN6. Le GN6 est un groupe de travail qui met ensemble des acteurs «réseau» des organismes de la communauté RENATER : organismes utilisateurs de RENATER, réseaux de collecte, réseaux ou organismes étrangers qui ont une convention de coopération avec le GIP RENATER. Ses objectifs sont notamment : permettre de s initier à la mise en œuvre de IPv6 et de ses applications de base, faciliter, par des échanges d information et des retours d expérience systématiques, le démarrage de réseaux pilotes IPv6 qui pourront être connectés au service IPv6 de RENATER - dans les organismes, faciliter, dans les mêmes conditions, la participation aux actions pilotes menées par le GIP RENATER et/ou le G6, par exemple IPv6 multicast ou DNSsec. faciliter l accès aux connaissances des experts, notamment ceux du GIP RENATER et de l Association G6. Démarré mi-2002, le GN6 comporte déjà une vingtaine de personnes, et se réunit tous les deux mois. Certains de ses membres, éloignés de quelques milliers de kilomètres, participent régulièrement aux réunions en visioconférence sur IPv6. Pour en savoir plus : HUhttp://www.gn6.orgUH - 10 -

3. Objectifs du stage Ma formation au sein du DESS Applications des Réseaux et de la Télématique à l université de Paris VII effectuée en alternance, s est déroulée dans le cadre d un partenariat entre l association Aristote et le GIP RENATER. Le stage a été effectué dans les locaux du GIP RENATER. Mes tuteurs durant ce stage étaient : Jacques Prévost (Association Aristote) chargé des applications avancées (visioconférences ) et Bernard Tuy, responsable des technologies IPv6 et IP multicast au sein du GIP RENATER. Pendant la durée de mon stage, j ai été intégré dans l équipe SIPA(Services IP Avancés et prospective) du GIP RENATER. Le rôle de l équipe SIPA est de déterminer les nouveaux usages et services qui vont pouvoir être mis en exploitation au profit de la communauté académique, usager naturel de RENATER. La mise en exploitation peut nécessiter une étape pilote, qui associe des usagers sélectionnés aux équipes de Renater et à son centre de supervision (CS). En amont, des travaux de recherche appliquée et des expérimentations sont nécessaires. De ce point de vue, la participation aux projets de recherche tant nationaux qu internationaux est indispensable. La transmission des connaissances et des compétences acquises par des actions de formation tant internes qu externes est le moyen de mettre en place les relais opérationnels pour que les bénéficiaires puissent s approprier ces nouveaux usages mis à leur disposition. Au cours de l année d apprentissage, deux domaines de travail ont été abordés. La visioconférence pour la poursuite de la validation du support avancé pour les utilisateurs, des relations avec les développeurs, pour les outils utilisés ou susceptibles d être utilisés dans les séminaires Aristote, les Causeries de RENATER, les cours de DESS DIM, au-dessus des services réseau multicast IPv4 et IPv6 et mise en œuvre d outils pour la retransmission de conférence. La Plate-forme de démonstration IPv6 pour la poursuite et extension de la plate-forme de tests et de démonstration IPv6 du GIP RENATER, dans le contexte des actions du groupe GN6 qui regroupe divers utilisateurs avancés de IPv6 et de ses applications. En liaison par l intermédiaire des ingénieurs du GIP RENATER avec de grands industriels (CISCO, 6Wind, Microsoft) pour les équipements et les principales applications. La deuxième partie sur le multicast IPv6 s inscrit dans la continuité de ce qui a été fait par mon prédécesseur du DESS ART, Christophe Herviaux. - 11 -

TP PT RFC PT 1519) 4. Contexte de travail Pendant la durée de mon stage, il m a fallu reprendre la plate-forme de démonstration IPv6 du GN6, l objectif est de déployer une plate-forme de démonstration des services de visioconférence sur Internet basée sur IPv4/IPv6, H323 et SIP pouvant interconnecter différents sites dont le GIP RENATER dans le but de développer les services multimédia de la nouvelle génération pour promouvoir les activités de recherche, de téléenseignement et de télétravail. Cette plate-forme a aussi pour intérêt de montrer la possibilité de coexistence des environnements IPv4 et IPv6 ou encore de se passer de l environnement IPv4 tout en assurant des services identiques (serveur de nom, serveur web,...). 4.1. IPv6 IPv4 a été initialement conçu pour un réseau comprenant une centaine d'ordinateurs. Avec le web, Internet a vu son utilisation augmenter de manière exponentielle si bien que la saturation du réseau a été initialement prévue pour 1994. Des solutions comme le NAT 2 (translation d'adresses) et CIDR (Classless InterDomain Routing - RFCTP ont permis de ralentir considérablement l'explosion de la taille des tables de routages d Internet et ont permis de mettre au point un nouveau protocole Internet appelé IPv6. IPv6 est conçu pour remédier aux limitations de IPv4 et en même temps répondre à de nouvelles exigences techniques apparues au niveau des réseaux ou des applications. Les travaux principaux concernant IPv6 sont maintenant terminés. Voici une explication synthétique des fonctionnalités principales du protocole IPv6 : 4.1.1.Un plus grand nombre d adresses IP Les adresses IPv6 ont pour première mission d'apporter un plus grand nombre d'adresses. Une adresse IPv6 est composée de 128 bits contre 32 bits pour IPv4. Le nombre d'adresses IPv6 disponibles a été estimé entre 1 564 et 3 911 873 538 269 506 102 adresses par mètre carré (océans compris). On peut donc considérer le nombre d'adresse IPv6 comme illimité. La représentation textuelle d'une adresse IPv6 se fait en découpant le mot de 128 bits de l'adresse en 8 mots de 16 bits séparés par le caractère ":", chacun d'eux étant représenté en hexadécimal. Par exemple : fedc:0000:0000:0000:0400:a987:6543:210f Dans un champ, il n'est pas nécessaire d'écrire les 0 placés en tête et plusieurs champs nuls consécutifs peuvent être abrégés par "::". Ce symbole ne peut apparaître qu'une seule fois dans une adresse. L'adresse précédente s'écrit donc en fait : fedc::400:a987:6543:210f 2 : Request For Comment - 12 -

4.1.2.Architectures des adresses IPv6(RFC 3513) Le grand nombre d adresse IPv6 a permis de hiérarchiser les adresses pour permettre de plus grands agrégats et une réduction de la taille des tables de routage des routeurs de backbone (cœurs de réseau). Voici le schéma d'une adresse IPv6 unicast global: n bits m bits 64 bits +---------------------------+----------------+-----------------------+ préfixe globale de routage ID sous-réseau interface ID +---------------------------+----------------+-----------------------+ Topologie publique Topologie de site Topologie privée Chaque partie est réservée à un usage précis. Il est à noter que la partie publique de l'adresse peut être encore amenée à certaines modifications. La partie privée quant à elle gardera définitivement cette structure. - Le préfixe global de routage est le préfixe réseau assigné à un site. - L ID Site est la partie réservée aux sites pour permettre de hiérarchiser le réseau en créant d'éventuels sous-réseaux. - Interface ID est la partie permettant d identifier une interface sur un lien. Cette structure hiérarchique permet de pallier un des problèmes majeurs du protocole IPv4 à savoir l'explosion de la taille des tables de routage des routeurs de backbone. Par exemple, RENATER compte aujourd'hui environ 4000 routes qui sont agrégées en un peu plus de 140 agrégats IPv4 et il ne suffit que de 2 préfixes IPv6 pour annoncer l'ensemble du réseau IPv6 (le préfixe de production et le préfixe de test) sur le réseau Internet IPv6. - 13 -

décrémenté Longueur il champ Identifie champ adresse 4.1.3.Format d un datagramme IPv6 (RFC 2460) Figure 2: format d un datagramme IPv6 Signification des différents champs : TVersion (4 bits) :T s agit de la version du protocole IP que l on utilise (ici la valeur de version est 6) afin de vérifier la validité du datagramme. TClasse du Trafic, en anglais Traffic Class (8 bits) :T relatif à la classe de trafic au sens DiffServ (Mécanisme qui permet de garantir la qualité de service). TLabel du Flux, en anglais Flow Label (20 bits) :T relatif au flux d information. Ce champ contient un numéro unique choisi par la source, qui a pour but de faciliter le travail des routeurs et la mise en oeuvre des fonctions de qualité de service. TLongueur de la "Charge Utile», en anglais Payload Length (entier non-signé sur 16 bits) :T en octets de la charge utile, c est-à-dire le reste du paquet qui suit cet en-tête IPv6. (Il faut noter que tous les en-têtes d extension présents sont considérés comme faisant partie de la charge utile, c est-à-dire inclus dans le décompte de la longueur). TEn-tête suivant, en anglais Next Header (8 bits) :T le type de l en-tête suivant immédiatement l en-tête IPv6. Utilise les mêmes valeurs que le champ " protocole " d IPv4. TNombre de Sauts Maximum, en anglais Hop Limit (entier non-signé sur 8 bits) :T de 1 pour chaque nœud que le paquet traverse. Le paquet est éliminé si le Nombre de Sauts Maximum arrive à zéro. TAdresse Source, en anglais Source Address (128 bits) :T initial du paquet. de l expéditeur - 14 -

adresse TAdresse Destination, en anglais Destination Address (128 bits) :T du destinataire projeté du paquet (qui peut ne pas être le destinataire ultime, si un en-tête de routage est présent). 4.1.4.Les différents types d adresses IPv6 IPv6 reconnaît trois types d adresses : unicast, multicast et anycast. Le premier de ces types, le type unicast, est le plus simple. Une adresse de ce type désigne une interface unique. Un paquet envoyé à une telle adresse, sera donc remis à l interface ainsi identifiée. Une adresse de type multicast désigne un groupe d interfaces qui en général appartiennent à des nœuds différents pouvant être situés n importe où dans l Internet. Le mécanisme permettant la transmission des paquets vers plusieurs interfaces sera expliqué par la suite. Le dernier type, anycast, provient d une proposition faite pour IPv4 [RFC 1546]. Comme dans le cas du multicast, une adresse de type anycast désigne un groupe d interfaces, la différence étant que lorsqu un paquet a pour destination une telle adresse, il est acheminé à un des éléments du groupe et non pas à tous. 4.1.5.Auto configuration des stations (RFC 2461) Un autre objectif a été de supprimer les commandes manuelles à fournir en IPv4 (adresse IP, passerelle par défaut) pour que la connexion au réseau devienne "plug-and-play" sans avoir à configurer de serveurs supplémentaires comme les serveurs DHCP. Les 64 bits de poids fort de l'adresse IPv6 correspondent à un identifiant de réseau et les 64 bits restants peuvent être calculés en fonction de l'adresse physique de l'interface. L autoconfiguration est réalisée par la découverte des voisins («neighbor discovery» RFC 2461) Les différentes étapes de l algorithme «neighbor discovery» (RFC 2461) : La toute première étape consiste à construire l adresse lien local. L adresse de lien local est valide uniquement sur un même lien sans routeur intermédiaire. Un routeur ne route pas ce type d adresse. L interconnexion par un commutateur représente cet espace lien. Voici le schéma d'une adresse de lien local IPv6 de préfixe fe80::/10 : F E 8 EUI-64 1111 1110 10 0 ID Interface 10 bits 54 bits 64 bits - 15 -

En éthernet l identifiant EUI-64 est obtenu à partir de l adresse MAC de l interface. L adresse Mac est modifiée comme suit pour obtenir l identifiant EUI-64 : MAC: aa:bb:cc:dd:ee:ff EUI-64: 02bb:ccff:fedd:eeff Ainsi, toute interface de MAC aa:bb:cc:dd:ee:ff aura pour adresse IPv6 lien local: fe80::02bb:ccff:fedd:eeff Une fois l unicité de cette adresse vérifiée grâce à l algorithme DAD (détection d adresses dupliquées), la machine est en mesure de communiquer avec les autres machines du lien. A la fin de cette étape la station va émettre un paquet «routeur sollicitation» pour faire savoir au routeur du LAN qu'elle a besoin du préfixe du LAN pour calculer son adresse IPv6 globale. Ce dernier répondra par un paquet «router advertisement» contenant le préfixe du LAN ainsi que d'autres informations comme la passerelle par défaut. La machine reçoit le message d annonce du routeur et détermine la méthode d obtention de l adresse Unicast globale et connaît la route par défaut (dans le cas d une autoconfiguration sans état). Cette étape permet à la machine de connaître le ou les préfixes du réseau qui sont annoncés par les routeurs. Ce préfixe à une longueur de 64 bits. La machine ajoute son identifiant d interface (déduit à partir de son adresse MAC) pour construire son adresse IPv6. S il y a un routeur sur le lien local, la machine doit appliquer la méthode indiquée par le message d annonce du routeur. En l absence de routeur sur le lien local, la machine doit essayer d acquérir l adresse Unicast globale par la méthode d autoconfiguration avec état. Si la tentative échoue, la machine ne pourra pas construire son adresse IPv6 globale et communiquée avec l extérieur de son réseau. Les communications se feront uniquement au niveau du lien local. - 16 -

4.1.6.Le routage Le routage IPv6 offre très peu de différences avec IPv4. Les protocoles de routage IPv6 les plus connus sont RIPng [RFC2080] adaptation de RIPv2 [RFC1723], OSPFv3 [RFC2740], ISIS pour IPv6 (Draft IETF) et BGP4+ [RFC2858]. 4.2. Le service de noms Comment fonctionne le DNS? Le service de résolution de noms (RFC 1034) effectue la correspondance d une adresse IP à un nom et inversement. Ce service est une base de donnée répartie, ceci permet un contrôle local de segments de la base de données globale. La structure de la base de données du DNS est décrite comme un arbre inversé avec le nœud racine au-dessus (étiquette nulle). Chaque nœud dans l arbre a une étiquette, qui identifie de manière unique le nœud relativement à son parent. On garantit ainsi l unicité d un nom dans une structure arborescente. L exemple suivant illustre les deux points précédents : Figure 3 : Serveurs de noms pour les domaines renater.gn6.net et renater.gn6.org - 17 -

TP PT IAB PT de Le domaine de la plate-forme est une simple sous division de gn6.net et gn6.org, on parle ainsi de délégation du serveur de noms gérant la zone gn6.net et gn6.org au serveur de noms gérant la zone renater. Ainsi le serveur de noms se trouvant sur la machine routegn6 gère ses propres zones renater.gn6.net et renater.gn6.org. Le RFC 1886 décrit les extensions apportées à ce service pour prendre en compte le protocole IPv6. Deux extensions principales ont été définies pour le schéma d adressage IPv6 : L enregistrement AAAA. Les nouveaux domaines ip6.int et ip6.arpa. Le DNS est un système de bases de données réparties qui permet d associer des informations typées à des noms. Ainsi la correspondance du nom vers l adresse en IPv4 est réalisée en associant au nom de la machine à un ou plusieurs enregistrement de classe IN et de type A. Chaque enregistrement contient une valeur qui est une adresse IPv4. Pour IPv6 un mécanisme analogue est conservé. Un nouveau type d enregistrement est défini, de classe IN et de type AAAA. Similairement à l enregistrement qui est établit la correspondance entre le nom d une interface et son adresse IPv4, l enregistrement AAAA établit la correspondance entre le nom de l interface et son adresse IPv6. La correspondance de l adresse IPv6 vers le serveur de nom est traitée par le DNS en IPv4 grâce à des enregistrements de classe IN et de type PTR dans un domaine particulier inaddr.arpa. De façon analogue, la correspondance entre une adresse IPv6 et le nom de l interface associée est faite par un enregistrement de classe IN et de type PTR dans un domaine de nom spécial, ip6.int. 3 Il a été décidé par l IABTP remplacer à terme ip6.int, domaine dans lequel les adresses IPv6 inverses sont actuellement enregistrées, par le domaine ip6.arpa [RFC 3152]. 3 : Internet Architecture Board comité appartenant à l IETF. - 18 -

4.3. Etat de la plate-forme IPv6 en septembre 2004 La plate-forme est composée de deux parties distinctes : une partie «seulement IPv6» et une partie «double pile IPv4 et IPv6» la jonction de ces deux parties (deux interfaces une IPv4/IPv6 et une IPv6) s effectue à l aide d un routeur de jonction (zebra). Un serveur de nom primaire des zones permet de référencer les machines de la plateforme. Figure 4 : architecture de la plate-forme en septembre 2005 Cinq équipements sont disponibles sur la plate-forme : le routeur d entrée o caractéristiques techniques : 6wind 6110 6OS version 6.6.1b5 o Protocoles de routage utilisés : - 19 -

MBGP RIPng l équipement à la fois routeur jonction des zones IPv4/IPv6 et zone IPv6 et à la fois serveur de nom o caractéristiques techniques : physique : DELL OptiPlex GX1, Pentium 3 450, 128 Mo de ram, deux cartes réseau 100 Mbit/s, disque dur 40Go système d exploitation : FreeBSD version 5.2.1 routage (deux interfaces) : Zebra version 0.94 / PIM6sd serveur de nom : BIND version 9.2.3 o protocoles de routage utilisés PIM6 (Multicast) RIPng (Unicast) Statique (Unicast) le serveur applicatif o caractéristiques techniques : physique : DELL OptiPlex GX110, Pentium 3 800, 256 Mo de ram, carte réseau 100 Mbit/s, disque dur 40Go système d exploitation : RedHat 9.0 (double démarrage avec Windows XP mais aucune fonctionnalité installée sur ce système d exploitation) o applicatifs serveur Web Apache 2.0.49 (plus site Intranet de le plate-forme) logiciels de visioconférence (multicast (Vidéolan), H323 (Netmeeting, gnomemeeting)) logiciels de gestion de réseau (MRTG, beacon) client seulement IPv6 o caractéristiques techniques : physique : DELL OptiPlex GX110, Pentium 3 800, 256 Mo de ram, carte réseau 100 Mbit/s, disque dur 40Go système d exploitation : Windows XP (double démarrage) système d exploitation : RedHat 9.0 (double démarrage) le commutateur (switch) pour connecter les périphériques à la zone IPv4/IPv6 (routeur d entrée, routeur d échange entre zone IPv4/IPv6 et zone IPv6, serveur d application), cinq ports restent disponible. o caractéristiques techniques 3com 8 ports 10/100 Mbit/s - 20 -