Anforderungen an eine neue Generation von Internet-Protokollen. Prof. B. Plattner ETH Zürich

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1 Anforderungen an eine neue Generation von Internet-Protokollen Prof. B. Plattner ETH Zürich IP Next Generation - Anforderungen (1)

2 Entwurfsentscheidungen (1974) Aus der Geschichte: Paketvermittlung Hohe Verfügbarkeit Datengrammtechnik wenig Zustandsinformation im Netz verteilte Verwaltung Dienstevielfalt IP als Netzwerkprotokoll TCP, UDP als Transportprotokolle Anwendungen direkt auf Transportprotokolle aufgesetzt Heterogenität der Teilnetze Minimale Anforderungen an die Subnetze (bez. Zuverlässigkeit, Durchsatz, etc.) Fragmentierungsfunktion in IP IP Next Generation - Anforderungen (2)

3 Was ist seither an der Technologiefront geschehen? Durchdringung des Marktes mit LANs und PCs Steigerung der Leistungsfähigkeit der PC um viele Zehnerpotenzen Optische Übertragungstechnik (bis 2.4 Gbit/s kommerziell) Schnelle Übertragung auf Kupferkabeln (bis 155 Mbit/s) Neue Netztechnologien (Fast Ethernet, ATM, Virtual LANs) Hochleistungs-Router Client/Server-Technologie hat sich durchgesetzt (Verteilte) Multimedia-Anwendungen Siegeszug des (kommerziellen) Internet mit vielen Millionen von Benutzern -> gibt es genügend Adressen? IP Next Generation - Anforderungen (3)

4 Fragestellungen im White Paper -Aufruf (RFC 1550) Skalierbarkeit: Richtgrösse Hosts? Zeitplan für Selektion, Entwicklung, Umsetzung? Mechanismus der Transition? Welches sind die Anforderungen bezüglich Sicherheit? Konfigurations- und Managementaspekte? Anforderungen bez. mobile Hosts? Anforderungen der Echtzeitkommunikation? Ist policy based routing wichtig? Flexibilität bezüglich Topologie? Gibt es neue Anwendungsgebiete für IPng (gegenüber IPv4)? Ist der heutige Datengrammdienst noch richtig? Braucht es Mechanismen für die Verrechnung von Dienstleistungen? Wie wichtig ist Flexibilität bezüglich Subnetz- Technologien? Wie wichtig sind Robustheit und Fehlertoleranz? IP Next Generation - Anforderungen (4)

5 Technische Kriterien für IPng*: Allgemeine Prinzipien *IPng: das neue IP-Protokoll, heute als IPv6 bekannt. Motto: In anything at all, perfection is finally attained not when there is no longer anything to add, but when there is no longer anything to take away. Antoine de Saint-Exupery Einfachheit der Architektur Ein einziges Netzwerkprotokoll Ausrichtung auf ein langes Leben (10-15 Jahre) Soll an neue Anforderungen anpassbar sein Modell der Internet-Benutzer: Zusammenarbeit in der Anarchie Verteilte Verwaltung durch autonome Organisationen Autonome Gestaltung des Betriebs von Teilnetzen IP Next Generation - Anforderungen (5)

6 Technische Kriterien für IPng: Details I Skalierbarkeit: mind Hosts, Teilnetze, Komplexität des Routing soll mit weniger als dem Quadrat der Anzahl Netze wachsen. Topologien: Keine Einschränkungen zulässig; Durchmesser evtl. > als 256 Hops. Performance-Ziel: Anpassbar an Geschwindigkeit der Carrier (heute n*155 Mbit/s Gbit/s). Robustheit Be conservative when sending, but be liberal when receiving IPng soll in im feindseligen Internet-Umfeld bestehen können Soll Teil- und Totalausfälle von Carriers und Komponenten überstehen können IP Next Generation - Anforderungen (6)

7 Technische Kriterien für IPng: Details II Transition: Ein ausführbarer Plan muss bestehen IPng muss beliebige Subnetz-Technologien mit Geschwindigkeiten von einigen bit/s bis hunderten von Gbit/s und verschiedenen MTU unterstützen können Ein unzuverlässiger Datengrammdienst ist ein Muss. Autokonfiguration ist erforderlich -> Plug-and-play für Hosts und Routers! Gilt für die Netzwerkprotokolle (IP, Routing, Adressauflösung, Signalisierung) IPng darf Autokonfiguration nicht behindern, muss sie aber nicht direkt unterstützen Sicherheitsaspekte müssen umfassend berücksichtigt sein. IP Next Generation - Anforderungen (7)

8 Technische Kriterien für IPng: Details III Multicasting muss lokal und weiträumig möglich sein auch über nicht multicastfähige Medien topographische Einschränkungen sollen möglich sein hat Einfluss auf Adressierungskonzept kleine und grosse Multicast-Gruppen (mit bis 10 6 Teilnehmern) sollen auf effiziente Art bedient werden können Erweiterbarkeit Verarbeitungsalgorithmen (z.b. kryptograph. Methoden) Header-Formate müssen erweiterbar sein Entkopplung der verwendeten Datenstrukturen (z.b. sollen Adressformate nicht auf spezielle Routingprotokolle bezogen sein) Neue Paketformate sollen einfach integrierbar sein IP Next Generation - Anforderungen (8)

9 Technische Kriterien für IPng: Details IV Der Netzwerkdienst muss verschiedene Dienstklassen unterstützen -> Multimedia-Anwendungen Verknüpft mit Routing-Mechanismen, Reservierung von Betriebsmitteln, Verrechnung von Diensten, Qualitiy of Service (QoS)-Spezifikation Ein QoS-Attribut muss Kostenbezogen sein Neue Echtzeitanwendungen Mobile Systeme Hosts, Netze und Netzverbunde können mobil sein Mobilität unter Beibehaltung der Konnektivität (Laptop mit Natel) Mobilität mit unterbrochener Konnektivität (Laptop mit Netzwerkschnittstelle) Unterstützung von Virtual Private Networks verschiedener Technologie IP Next Generation - Anforderungen (9)

10 Nicht direkt von IPng geforderte Funktionen Fragmentierung -> Path MTU discovery Prüfsumme im IP Header Firewalls Network Management Accounting Routing bestehende Ansätze werden angepasst; zu beachten: Skalierbarkeit Policy-Routing QoS-Routing Stabilität des Routing Multicast-Routing IP Next Generation - Anforderungen (10)

11 Weiterführende Literatur Clark, D.:The Design Philosophy of the DARPA Internet Protocols; ACM Computer Communication Review, Vol. 18, No. 4 (Aug. 1988). RFCs 1550 S. Bradner, A. Mankin, Next Generation (IPng) White Paper Solicitation, December S. Bellovin, "Security Concerns for IPng", 08/08/ M. Vecchi, "IPng Requirements: A Cable Television Industry Viewpoint", 08/11/ W. Simpson, "IPng Mobility Considerations", 08/11/ R. Hinden, "Simple Internet Protocol Plus White Paper", 10/26/ F. Kastenholz, C. Partridge, "Technical Criteria for Choosing IP:The Next Generation (IPng)", 12/20/ S. Bradner, A. Mankin, "The Recommendation for the IP Next Generation Protocol", 01/18/1995. IP Next Generation - Anforderungen (11)