IPv6 Neighbor Discovery

01무엇이고, 어떤 일을 하나

• IPv6 다음 홉 주소를 Ethernet 등 링크 주소로 해석한다.
• Router Solicitation과 Advertisement로 기본 라우터·프리픽스·일부 링크 설정 정보를 얻는다.
• Neighbor Cache 상태와 도달 확인으로 오래된 다음 홉 정보를 재검증한다.

02어떤 순서로 동작하나

1. 다음 홉 선택

   목적지가 온링크인지 기본 라우터를 거쳐야 하는지 판단한다. 이후 해석할 주소는 이 결정에서 얻은 다음 홉이며 원격 서버의 링크 MAC을 인터넷 전체에서 찾는 절차가 아니다.

2. 주소 해석

   캐시에 링크 주소가 없으면 INCOMPLETE 상태에서 대상의 solicited-node 멀티캐스트로 NS를 보낸다. 대상은 유효한 요청을 처리하고 NA로 대응 정보를 알려줄 수 있다.

3. 캐시 사용

   최근 양방향 도달 확인이 있으면 REACHABLE 상태로 사용한다. 시간이 지나 STALE이 되어도 즉시 주소를 폐기하지 않고 새 전송에 쓴 뒤 확인을 위한 DELAY로 이동할 수 있다.

4. 도달성 재검증

   DELAY 중 확인을 얻지 못하면 PROBE에서 유니캐스트 NS를 시도한다. 재시도 조건 안에 확인되지 않으면 항목 제거·다음 홉 선택 재검토로 이어지며 단순 수신 패킷 하나를 항상 확인으로 인정하지 않는다.

03먼저 알아둘 용어와 구성요소

NS

특정 IPv6 대상의 링크 주소나 도달 가능성을 묻는 Neighbor Solicitation이다.

NA

주소 소유와 링크 주소 등의 정보를 알리는 Neighbor Advertisement다.

RA

라우터가 자신의 기본 라우터 수명과 프리픽스 등의 정보를 알리는 메시지다.

NUD

캐시된 이웃이 실제로 패킷을 받을 수 있는지 확인하는 상태 처리다.

INCOMPLETE

이웃의 링크 계층 주소를 아직 알아내지 못해 주소 해석을 진행하는 ND 캐시 상태다.

REACHABLE

최근 양방향 도달 가능성을 확인하여 이웃을 정상적으로 사용할 수 있는 ND 상태다.

STALE

링크 주소는 알지만 최근 도달 확인이 오래된 상태다. 이 상태라는 이유만으로 즉시 주소를 버리지는 않는다.

DELAY

STALE 이웃에게 전송한 뒤 상위 계층 등의 확인을 잠시 기다리는 상태다.

PROBE

유니캐스트 NS 등으로 이웃의 도달 가능성을 적극 확인하는 상태다.

04예제로 따라가기

• 2001:db8::1234:5678의 하위 24비트는 345678이다. 주소 해석용 그룹은 ff02::1:ff34:5678이고 Ethernet 목적지는 33:33:ff:34:56:78로 대응한다.
• 호스트가 RA에서 기본 라우터 수명 0을 받으면 그 장비를 기본 라우터로 사용하지 않게 될 수 있다. 같은 RA의 주소 자동 설정용 프리픽스 수명까지 반드시 0이라는 뜻은 아니다.
• STALE 캐시로 보낸 첫 데이터가 정상 TCP 진행으로 확인되면 불필요한 탐색을 줄일 수 있다. 반대로 회신이 전혀 없으면 DELAY 뒤 PROBE로 넘어가 같은 MAC의 실제 도달성을 확인한다.

05혼동하기 쉬운 점과 확인 기준

• IPv6에서 ICMPv6를 전부 차단하면 Echo뿐 아니라 ND·PMTUD 등 필수 통신도 손상될 수 있다. 메시지 유형과 적용 링크를 구분해야 한다.
• 하위 24비트가 같은 여러 주소는 같은 solicited-node 그룹을 공유한다. 멀티캐스트 목적지만 보고 소유자를 정하지 말고 NS의 Target Address 전체를 읽는다.

06상세 노트 · 실습 자료

헤더 구조, 설정 예시, 수치 계산과 수업 캡처는 아래 노트에서 이어집니다.