Mencari Router Dengan IPv6 Neighbor Discovery Protocol

Feb 20, 2022

Seluruh perangkat yang terhubung ke jaringan yang sama secara langsung dapat berkomunikasi satu dengan lainnya. Namun, untuk berkomunikasi dengan perangkat di segmen jaringan yang berbeda, perangkat harus melalui router terlebih dahulu. Pada konfigurasi manual, pengguna bisa mengisi alamat IP router sebagai gateway. Namun, hampir semua sistem operasi modern mendukung konfigurasi jaringan otomatis dimana perangkat bisa terhubung ke router tanpa harus tahu apa IP router tersebut. Bagaimana cara kerjanya?

Di IPv4, RFC 1256 memiliki spesifikasi ICMP Router Discovery untuk keperluan ini. Pada saat sebuah perangkat terhubung ke jaringan, ia akan mengirimkan pesan Router Solicitation ke alamat multicast. Router yang menerima pesan ini akan mengirim pesan Router Advertisement sehingga perangkat tahu keberadaan router tersebut. Selain itu, router juga secara periodik akan mengirimkan pesan Router Advertisement setiap 7 sampai 10 menit.

Untuk jaringan IPv6, protokol ini di-atur oleh RFC 1970 dengan nama Neighbor Discovery Protocol. Selain Router Solicitation dan Router Advertisement yang hampir sama dengan RFC 1256, Neighbor Discovery Protocol juga memiliki jenis pesan lain seperti Neighbor Solicitation, Neighbor Advertisement, dan Redirect. Karena memakai IPv6, saya akan mencoba menggunakan Neighbor Discovery Protocol.

Sebagai latihan, saya akan membuat sebuah kode program Go yang akan mengirimkan pesan Router Solicitation. Bahasa pemograman Go tetap dapat menggunakan library C seperti libpcap untuk menerima dan mengirim pesan mentah di network card. Apa yang dilakukan Go terhadap C hampir sama seperti apa yang dilakukan TypeScript pada JavaScript: mempermudah dan menyederhanakan namun tetap dapat memakai dependency yang sudah ada. Saya akan menggunakan gopacket sehingga tidak perlu mengakses libpcap secara langsung. Untuk itu, saya akan memberikan perintah berikut ini:

sudo apt-get install libpcap-dev
go mod init ndp
go get github.com/google/gopacket

Perintah di atas akan men-download dan menulis dependency di file go.mod. Saya kemudian dapat mulai menulis kode program di file ndp.go dengan isi seperti berikut ini:

ndp.go

package main

import (
  "flag"
  "github.com/google/gopacket"
  "github.com/google/gopacket/layers"
  "github.com/google/gopacket/pcap"
  "log"
  "net"
)

var iface = flag.String("i", "eth0", "Nama perangkat jaringan untuk dipakai")
var destinationIP = flag.String("t", "ff02::2", "IPv6 multicast tujuan")

func sendRouterSolicitation(handle *pcap.Handle) {
  ethernetLayer := &layers.Ethernet{
    SrcMAC: net.HardwareAddr{0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xAA, 0xBB, 0xCC},
    DstMAC: net.HardwareAddr{0x33, 0x33, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
    EthernetType: layers.EthernetTypeIPv6,
  }

  ipLayer := &layers.IPv6{
    SrcIP: net.IPv6zero,
    DstIP: net.ParseIP(*destinationIP),
    Version: 6,
    TrafficClass: 0,
    FlowLabel: 0,
    HopLimit: 255,
    NextHeader: layers.IPProtocolICMPv6,
  }
  icmpLayer := &layers.ICMPv6{
    TypeCode: layers.CreateICMPv6TypeCode(layers.ICMPv6TypeRouterSolicitation, 0),
  }
  if err := icmpLayer.SetNetworkLayerForChecksum(ipLayer); err != nil {
    log.Fatal("Gagal melakukan kalkulasi checksum: ", err)
  }
  buffer := gopacket.NewSerializeBuffer()
  options := gopacket.SerializeOptions{
    ComputeChecksums: true,
    FixLengths: true,
  }
  if err := gopacket.SerializeLayers(buffer, options, ethernetLayer, ipLayer, icmpLayer, gopacket.Payload([]byte{0,0,0,0})); err != nil {
    log.Fatal("Gagal mempersiapkan raw packet: ", err)
  }
  if err := handle.WritePacketData(buffer.Bytes()); err != nil {
    log.Fatal("Gagal menulis packet: ", err)
  }
}

func main() {
  flag.Parse()
  handle, err := pcap.OpenLive(*iface, 65536, true, pcap.BlockForever)
  if err != nil {
    log.Fatal("Gagal memakai perangkat jaringan: ", err)
  }
  defer handle.Close()
  sendRouterSolicitation(handle)
}

Untuk alamat IP sumber, saya menggunakan nilai net.IPv6zero yang mewakili alamat ::. Nilai ini adalah nilai yang valid untuk packet Router Solicitation. Untuk alamat IP tujuan, saya menggunakan alamat multicast ff02::2 yang akan ditujukan ke seluruh router di segmen jaringan yang sama. Selain ff02::2, saya juga dapat mengirim ke alamat ff02::1 yang mengirim packet ke seluruh perangkat di segmen jaringan yang sama. Untuk nilai MAC kartu jaringan, saya melakukan spoofing ke nilai AA:BB:CC:AA:BB:CC. Nilai ini dapat berupa apa saja. Yang lebih penting adalah nilai MAC tujuan yang harus berada di-antara 33:33:00:00:00:00 hingga 33:33:FF:FF:FF:FF sesuai dengan aturan dari IEEE.

Struktur packet ICMPv6 untuk Router Solicitation cukup sederhana. Nilai Type harus berupa 133 dan nilai Code berupa 0. Nilai ComputeChecksums berupa true akan menyebabkan checksum dikalkulasi secara otomatis sehingga saya cukup menyertakan 4 bytes kosong untuk mewakili bagian reserved yang tidak dipakai (namun wajib ada).

Untuk menjalankan kode program di atas, saya dapat memberikan perintah seperti berikut ini:

go build
sudo ./ndp -i eth0

Bila saya melihat aktifitas jaringan melalui Wireshark, saya akan menemukan pesan Router Solicitation di kirim ke alamat multicast ff02::2. Selanjutnya, router akan memberikan respon berupa pesan Router Advertisement yang dikirim ke alamat multicast ff02::1. Untuk membaca dan menampilkan pesan Router Advertisement, saya akan melakukan perubahan pada kode program Go yang saya buat sehingga terlihat seperti berikut ini:

ndp.go

...
func sendRouterSolicitation(handle *pcap.Handle) { ... }

func readRouterAdvertisement(handle *pcap.Handle) {
  src := gopacket.NewPacketSource(handle, layers.LayerTypeEthernet)
  for packet := range src.Packets() {
    ipLayer := packet.Layer(layers.LayerTypeIPv6)
    if ipLayer == nil {
      continue
    }
    ip := ipLayer.(*layers.IPv6)
    icmpLayer := packet.Layer(layers.LayerTypeICMPv6RouterAdvertisement)
    if icmpLayer == nil {
      continue
    }
    icmp := icmpLayer.(*layers.ICMPv6RouterAdvertisement)
    sourceAddress := "(unknown)"
    for _, option := range icmp.Options {
      if option.Type == layers.ICMPv6OptSourceAddress {
        sourceAddress = net.HardwareAddr(option.Data).String()
      }
    }
    log.Printf("Menemukan router di IP %v (MAC: %v)", ip.SrcIP.String(), sourceAddress)
  }
}

func main() {
  flag.Parse()
  handle, err := pcap.OpenLive(*iface, 65536, true, pcap.BlockForever)
  if err != nil {
    log.Fatal("Gagal memakai perangkat jaringan: ", err)
  }
  defer handle.Close()
  go readRouterAdvertisement(handle)
  for {
    sendRouterSolicitation(handle)
    time.Sleep(30 * time.Second)
  }
}

Pada saat kode program di atas dikerjakan, goroutine readRouterAdvertisement() akan dikerjakan pada sebuah thread tersendiri khusus untuk membaca pesan Router Advertisement. Sementara itu, pada thread utama, sebuah loop tanpa batas akan menulis pesan Router Solicitation setiap 30 detik hingga program dibatalkan dengan Ctrl+C.

Isi readRouterAdvertisement() sendiri pada dasarnya adalah sebuah loop yang membaca nilai dari channel yang dikembalikan oleh src.Packets(). Channel ini tidak akan pernah berakhir sampai program dibatalkan oleh pengguna. Untuk membaca layer tertentu dari packet, saya menggunakan kode program seperti packet.Layer(layers.LayerTypeIPv6) atau packet.Layer(layers.LayerTypeICMPv6RouterAdvertisement). Saya kemudian dapat menggunakan type assertions seperti icmpLayer.(*layers.ICMPv6RouterAdvertisement) untuk mengkonversi nilai ke dalam tipe ICMPv6RouterAdvertisement yang memiliki struktur seperti:

ndp.go

// ICMPv6RouterAdvertisement is sent by routers in response to Solicitation.
type ICMPv6RouterAdvertisement struct {
  BaseLayer
  HopLimit       uint8
  Flags          uint8
  RouterLifetime uint16
  ReachableTime  uint32
  RetransTimer   uint32
  Options        ICMPv6Options
}

type ICMPv6Options []ICMPv6Option

// ICMPv6Option contains the type and data for a single option.
type ICMPv6Option struct {
  Type ICMPv6Opt
  Data []byte
}

Sekarang, bila saya menjalankan program, ia tidak akan berhenti hingga saya menekan tombol Ctrl+C seperti yang diperlihatkan pada hasil berikut ini:

go build
sudo ./ndp -i eth0

## Output
## 2022/02/21 07:00:00 Menemukan router di IP aaaa::bbbb:cccc:dddd:eeee (MAC: xx:xx:xx:xx:xx:xx)
## 2022/02/21 07:00:30 Menemukan router di IP aaaa::bbbb:cccc:dddd:eeee (MAC: xx:xx:xx:xx:xx:xx)

Tags:

• Go
• Network Protocol

Merekam dan Memutar Ulang Paket Jaringan

Menerapkan Isolasi Aplikasi Untuk Tenant Dengan Namespace Di Kubernetes