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J’ai testé pour vous : Stateful NAT64


7 September 2011


A l’instar de ce que j’essaye de faire sur le blog “réseaux” http://reseauxblog.cisco.fr je vais tâcher de publier régulièrement des déploiements simples réalisés en lab, pour vous aider éventuellement à mettre le pied à l’étrier ou vous donner des exemples de déploiements. Passée peut-être inaperçue au milieu des vacances d’été, la sortie de stateful NAT64 dans la version d’IOS-XE 3.4S (ASR1000) est pourtant une avancée majeure qui permettra de faciliter la transitions progressive vers IPv6. Je pense par exemple aux scénarios suivants:

  • Nécessité de rendre accessible à l’internet IPv6 des serveurs purement IPv4 (présence Internet)
  • Possibilité de déployer des portions de réseau 100% IPv6 tout en laissant l’accès à l’internet IPv4. Ainsi le NAT44 actuel est remplacé par du NAT64 pour les services non IPv6 (complexité inchangée pour l’administrateur), et les services IPv6 bénéficient d’une connectivité native (à condition bien sûr d’avoir souscrit des services IPv6 auprès de son opérateur).
  • Possibilité pour une entreprise 100% IPv4 d’accéder à des services disponibles uniquement sur IPv6

Les exemples ne manquent pas et nous aurons l’occasion de revenir sur le sujet sur ce blog. Je vais ici surtout m’attarder sur le déploiement réalisé en lab.

 

Objectif du lab:

 

Montrer le fonctionnement de NAT64 stateful et la simplicité de déploiement sur IOS-XE. Le lab montre l’exemple d’un réseau 100% IPv6 qui doit accéder à des applications IPv4 (FTP et WEB). Nous pourrons voir que l’implémentation de stateful NAT64 va au-delà de la simple conversion des en-têtes IP puisque le protocole FTP nécessite également des modifications dans le contenu du paquet. Dans ce lab je n’ai pas déployé DNS64, aussi les tests seront faits en convertissant “à la main” les adresses IPv4 des services vers le préfixe spécifique IPv6 utilisé par NAT64 (NSP – Network Specific Prefix). Le lecteur peut lire ce whitepaper qui rappelle didactiquement le fonctionnement de NAT64.

 

Topologie:

 

La topologie du lab est représenté dans la figure ci-dessous:

  • Le préfixe IPv6 complet du réseau du lab est 2001:db8:cafe::/48
  • Le préfixe IPv6 du lien 100% IPv6 est 2001:db8:cafe:100::/64. Les hosts s’auto-configurent via le mécanisme SLAAC
  • Le préfixe spécifique IPv6 (NSP – Network Specific Prefix) associé à NAT64 stateful est 2001:db8:cafe:2::/96. Une adresse IPv4 A.B.C.D est convertie en 2001:db8:cafe:2::A.B.C.D
  • Le pool d’adresses IPv4 sur lesquelles sont “NATées” les adresses IPv6 ne compte qu’une seule adresse dans ce lab: 10.151.200.1

 

Plateforme:

 

  • ASR1004

 

Software:

 

  • IOS-XE 3.4.0S – advanced IP services (asr1000rp1-advipservicesk9.03.04.00.S.151-3.S.bin)

 

Détails des tests et résultats:

 

1. Configuration de Stateful NAT64

 

La configuration est très simple: il suffit d’indiquer globalement les préfixes IPv6 pour lesquels NAT64 est activé, le pool d’adresses IPv4, puis d’activer la translation sur les interfaces concernées.

 

  • Configuration du préfixe IPv6 spécifique utilisé pour la conversion des adresses IPv4 externes dans des adresses IPv6 qui seront utilisées dans le réseau interne (conversion faite normalement par NAT64). Un préfixe de taille 96 est utilisé (les 32 bits restants “embarquent” l’adresse IPv4).

 

nat64 prefix stateful 2001:DB8:CAFE:2::/96

 

  • Configuration du pool d’adresses IPv4 utilisé pour la translation. Dans ce cas le pool ne contient qu’une adresse: 10.151.20.1

 

nat64 v4 pool MYPOOL 10.151.20.1 10.151.20.1

 

  • Configuration de la translation proprement dite (entre les adresses contenues dans l’ACL IPv6 MYLIST et le pool défini précédemment)

 

nat64 v6v4 list MYLIST pool MYPOOL overload
ipv6 access-list MYLIST
 permit ipv6 2001:DB8:CAFE::/48 any

 

  • Activation de NAT64 sur les interfaces Gi0/0/2 (purement IPv6) et Gi0/0/3 (purement IPv4).

 

interface GigabitEthernet0/0/2
 description LAN V6 ONLY
 no ip address
 negotiation auto
 ipv6 address 2001:DB8:CAFE:100::1/64
 nat64 enable
!
interface GigabitEthernet0/0/3
 description TO V4 ONLY INTERNET
 ip address 10.153.12.1 255.255.255.0
 ip ospf network point-to-point
 ip ospf 1 area 0
 negotiation auto
 nat64 enable

 

A ce stade la configuration de NAT64 est terminée! Automatiquement la conversion applicative (ALG – Application Level Gateway) pour le protocole FTP est activée. Il est possible de la désactiver simplement via la commande “no nat64 service ftp”

 

2. Tests

 

Tous les tests sont faits entre les hosts du lien IPv6 (2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd et 2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd) et le serveur WEB / FTP IPv4 10.100.100.100. L’adresse IPv4 10.100.100.100 est manuellement convertie dans le préfixe spécifique IPv6 NSP vers l’adresse 2001:db8:cafe:2::0A64:6464 (0A64:6464 est la conversion de 10.100.100.100 en hexadecimal)

 

2.1. Accès serveur WEB depuis Host-2

 

Un telnet sur le port 80 de l’adresse convertie du serveur web IPv4 est fait sur Host-2:

 

Host-2$ telnet 2001:db8:cafe:2::0A64:6464 80
Trying 2001:db8:cafe:2::a64:6464...
Connected to 2001:db8:cafe:2::0A64:6464.

Escape character is '^]'.

 

La connexion est réalisée sur le serveur web 10.100.100.100. On peut voir sur le routeur la table de translation ci-dessous:

 

ASR1000#sh nat64 translations

Proto  Original IPv4         Translated IPv4
       Translated IPv6       Original IPv6
----------------------------------------------------------------------------

tcp    10.100.100.100:80     [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:80
       10.151.20.1:1024      [2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:58568

Total number of translations: 1

 

On observe la table de conversion avec les 2 couples d’adresses/ports IPv4 et IPv6:
– Adresse/port IPv4 du serveur (10.100.100.100:80)
– Adresse/port IPv6 convertie correspondant au serveur web ([2001:db8:cafe:2::a64:6464]:80)
– Adresse/port IPv4 du pool utilisée pour le NAT, conversion de l’adresse IPv6 de Host-2 (10.151.20.1:1024)
– Adresse/port IPv6 de Host-2 ([2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:58568)

 

2.2. Ping serveur depuis Host-2

 

Host-2$ ping6 2001:db8:cafe:2::0A64:6464
PING6(56=40+8+8 bytes) 2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd
 --> 2001:db8:cafe:2::a64:6464
16 bytes from 2001:db8:cafe:2::a64:6464, icmp_seq=0 hlim=125 time=0.858 ms
16 bytes from 2001:db8:cafe:2::a64:6464, icmp_seq=1 hlim=125 time=0.683 ms
16 bytes from 2001:db8:cafe:2::a64:6464, icmp_seq=2 hlim=125 time=0.642 ms
16 bytes from 2001:db8:cafe:2::a64:6464, icmp_seq=3 hlim=125 time=0.676 ms
^C
--- 2001:db8:cafe:2::0A64:6464 ping6 statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/std-dev = 0.642/0.715/0.858/0.084 ms

 

Le serveur répond bien aux pings. La table de translation contient les informations suivantes:

 

ASR1000#sh nat64 translations

Proto  Original IPv4         Translated IPv4
       Translated IPv6       Original IPv6
----------------------------------------------------------------------------

icmp   10.100.100.100:1      [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:15322
       10.151.20.1:1         [2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:15322

Total number of translations: 1

 

2.3. Accès au serveur FTP depuis Host-2

 

Host-2$ ftp 2001:db8:cafe:2::0A64:6464
Connected to 2001:db8:cafe:2::0A64:6464.
Name (2001:db8:cafe:2::0A64:6464): XXX
331 Password required for XXX
Password:
230 Logged on
Remote system type is UNIX.
ftp> bye
221 Goodbye
ASR1000#sh nat64 translations

Proto  Original IPv4         Translated IPv4
       Translated IPv6       Original IPv6
----------------------------------------------------------------------------

tcp    10.100.100.100:21     [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:21
       10.151.20.1:1025      [2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:58559

Total number of translations: 1

 

2.4. Accès simultané au serveur FTP depuis Host-1 et Host-2

 

Les deux hosts accèdent simultanément au serveur sans difficultés. La table de conversion NAT64 intègre les 2 entrées pour les 2 hosts. On observe bien que les 2 hosts IPv6 sont “NATés” sur la même adresse IPv4 (avec bien évidemment des ports TCP distincts)

 

ASR1000#sh nat64 translations

Proto  Original IPv4         Translated IPv4
       Translated IPv6       Original IPv6
----------------------------------------------------------------------------

tcp    10.100.100.100:21     [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:21
       10.151.20.1:1024      [2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:58912
tcp    10.100.100.100:21     [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:21
       10.151.20.1:1025      [2001:db8:cafe:100:4410:d7d2:ed19:3f9d]:1025

Total number of translations: 2

 

2.5. Pings simultanés du serveur depuis Host-1 et Host-2

 

Des pings sont réalisés simultanément depuis Host-1 et Host-2, les 2 hosts reçoivent des réponses du serveur. On voit la conséquence dans la table de translation NAT64 avec les 2 entrées ICMP.

 

ASR1000#sh nat64 translations

Proto  Original IPv4         Translated IPv4
       Translated IPv6       Original IPv6
----------------------------------------------------------------------------

icmp   10.100.100.100:1      [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:16849
       10.151.20.1:1         [2001:db8:cafe:100:ca2a:14ff:fe2d:a5fd]:16849
icmp   10.100.100.100:2      [2001:db8:cafe:2::a64:6464]:0
       10.151.20.1:2         [2001:db8:cafe:100:4410:d7d2:ed19:3f9d]:0

Total number of translations: 2
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