Netzwerke. IPv6 Internet Protocol Version 6

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1 Netzwerke Klaus Fichtner, Daniel Hemmling, Joachim Kohlmorgen, Andre Liesenfeld, Heinz Erich Lutz, Ralf Pohlmann, Mathias Schulze 1. Ausgabe, 1. Aktualisierung, März 2014 IPv6 Internet Protocol Version 6 NWIPV6

2 5 Netzwerke - IPv6 Internet Protocol Version 6 5 Konfiguration In diesem Kapitel erfahren Sie welche Funktionen die Autokonfiguration bietet welche Zusammenhänge zwischen Autokonfiguration und DHCP bestehen wie mobiles IPv6 funktioniert Voraussetzungen Kenntnisse über die IPv6-Adressierung Kenntnisse über Adressbereiche und Notationen 5.1 Möglichkeiten der Konfiguration Statische und automatische Konfiguration IPv6 ist für den massenhaften, automatischen und unproblematischen Einsatz einer stetig wachsenden Anzahl von netzfähigen Geräten konzipiert. Eine statische Konfiguration ist bei IPv6 nach wie vor für Router, Server oder andere Netzfunktionalitäten möglich und ggf. sinnvoll, jedoch mit einem immensen manuellen Verwaltungsaufwand verbunden. Für die Masse der Hosts wie Desktoprechner, mobile Geräte (Handys, Tablets o. a.) oder auch die Kaffeemaschine ist jedoch eine Adresszuweisung per automatischer Konfiguration angemessen. Die automatische Konfiguration gibt es im Zusammenhang mit IPv6 in zwei Varianten: stateless autoconfiguration (statuslose Autokonfiguration) stateful autoconfiguration (statusbehaftete Autokonfiguration) Ziele der automatischen Konfiguration Folgende Ziele werden mit einer automatischen Konfiguration verfolgt: keine manuelle Konfiguration der Netzteilnehmer nötig jede Schnittstelle bekommt eine eindeutige Adresse (engl. interface identifier), im einfachsten Fall die MAC-Adresse der LAN-Verbindung, in Kombination mit einer Netzwerkidentifikation, DHCP- und routerfreie Kommunikation in kleinen Netzwerken Plug and Play-Kommunikation durch Verwendung link-lokaler Adressen DHCP-freie Konfiguration großer, gerouteter Netzwerke automatische Vergabe von globalen Adressen durch Multicast-Ankündigungen des Netzpräfixes durch Router schnelle Umadressierung größerer Netzwerke (z. B. bei einem Providerwechsel) durch eine zeitlich begrenzte Zuweisung mehrerer Adresspräfixe für eine Schnittstelle 48 HERDT-Verlag

3 Konfiguration Stateless Autoconfiguration Merkmale der Stateless Autoconfiguration Neu an der mit IPv6 eingeführten Stateless Autoconfiguration (SLAAC; Stateless Address Autoconfiguration; RFC 4862) ist, dass hierzu nicht unbedingt, wie unter IPv4, ein DHCP-Server benötigt wird. Diese Methode darf nicht mit dem später zu behandelnden stateless-dhcp verwechselt werden! Beide Methoden können sich ergänzen, um den Desktoprechnern neben einer Netzwerkangabe auch noch weitere Informationen über eine vorhandene Infrastruktur wie DNS-Server oder DNS-Namen zu übergeben. Stateless Autoconfiguration einer Schnittstelle Die Stateless Autoconfiguration einer Schnittstelle erfolgt bei IPv6 nach folgendem Muster: Die Autokonfiguration beginnt während des Systemstartes eines Gerätes. Dabei wird automatisch eine link-lokale Adresse generiert (nach RFC 4291 beginnt diese Adresse immer mit dem hexadezimalen Wert FE80: ). Standardmäßig wird diese Adresse gemäß EUI-64 unter Berücksichtigung der MAC- Adresse und des Präfixes generiert; verschiedene Betriebssysteme bieten auch die Möglichkeit, den Host-Anteil mithilfe eines Zufallsgenerators zu erzeugen (vgl. Abschnitt 4.3). Bevor diese Adresse an die Schnittstelle gebunden werden kann, erfolgt per NDP (Neighbor Discovery Protocol) eine Neighbor Solicitation Message (RFC 4861). Neighbor Solicitation Message ist eine Nachricht an die soeben erstellte, eigene link-lokale Adresse, um zu überprüfen, ob die Adresse in diesem Netzsegment eindeutig ist. Sollte diese Adresse bereits an ein anderes Gerät vergeben sein, würde dieses sich angesprochen fühlen und eine Antwort senden. Bleibt ein Neighbor Advertisement (Antwortnachricht) aus, ist die Adresse eindeutig und kann der Schnittstelle zugewiesen werden. Bei Verwendung einer nicht eindeutigen link-lokalen Adresse, also einer Adresse, die bereits im Netz vergeben ist, stoppt der Autokonfigurationsvorgang, und die weitere Adressvergabe muss manuell erfolgen. Bei Feststellung der Eindeutigkeit der Adresse kann der Host jetzt mit anderen link-lokalen Adressen in seinem lokalen Netzabschnitt kommunizieren. ICMPv6-Nachrichten Neighbor Solicitation Message und Neighbor Advertisement sind zwei neue Internet-Control- Message-Protocol (ICMPv6)-Nachrichten, die im NDP definiert sind. Die Neighbor Solicitation Message (Nachbarabfrage) hat folgenden Aufbau: Type Code Checksum Reserved Target Address Options ICMPv6-Paket - Wichtige Felder in der "Neighbor Solicitation Message" ICMP: Die Signalart in ICMP wird durch den Typ und den Code definiert, z. B für den "ping" verwendete Pakete, ICMP-Request und ICMP-Reply werden durch die Typen 8 und 0 angegeben. HERDT-Verlag 49

4 5 Netzwerke - IPv6 Internet Protocol Version 6 ICMP-Felder Type: 135 (definiert die ICMP-Nachricht als Neighbor Solicitation Message) Code: 0 (für Neighbor Solicitation Message) Reserved: wird vom Sender mit Nullen aufgefüllt und vom Empfänger ignoriert Target Address Router finden Nach der Konfiguration der link-lokalen Adresse besteht der nächste Schritt darin, einen Router zu finden bzw. Signale eines Routers aufzufangen, um weitere Informationen über die Adressierung im eigenen Netz zu erhalten. Ohne diese zusätzlichen Informationen ist ein Datenaustausch mit anderen Netzen (geroutete lokale Netze, Internet) nicht möglich. Router Advertisements Deshalb senden Router in regelmäßigen Abständen Router-Ankündigungen (engl. Router Advertisements), die bekanntgeben, in welchem Netz sich der Host befindet (Netzwerk-Präfix) und welche Art von Autokonfiguration unterstützt wird. Mit diesen Informationen ist der Host in der Lage, seine automatische Netzwerkkonfiguration zu beenden. Erhält der Host das Router Advertisement nicht innerhalb einer durch das Betriebssystem vorgegebenen Zeit, veranlasst der Host mit einem Router-Solicitation (Router ersuchen) an die All-Routers-Multicast-Adresse (ff02::2) eine Router-Ankündigung, um unverzüglich an die benötigten Informationen zu gelangen. ICMPv6-Paket - Wichtige Felder im Router Advertisement Type Code Checksum Cur Hop Limit M O Reserved Router Lifetime Reachable Time Retrans Timer Options IP-Felder (hier nicht gezeigt) Quell-Adresse: link-lokale Adresse des Absenders (Router) Ziel-Adresse: Router Solicitation oder All-Nodes - Multicast-Adresse (ff02::1) Hop Limit: 255 ICMP-Felder Type: 134 (definiert die ICMP-Nachricht als Router Advertisement - NDP) Code: 0 (für diesen Fall) Checksum: ICMP-Prüfsumme Cur Hop Limit: Zähler im Header für ausgehende IP-Pakete, bei 0 wird nicht vom Router spezifiziert M: "Managed address configuration" -Flag, wenn gesetzt, erfolgt die IP-Konfiguration per DHCP O: "Other configuration" -Flag, wenn gesetzt, werden weitere Netzinformationen wie z. B. DNS-Server von einem DHCP-Server bereitgestellt. Dazu wird der DHCP-Server im Netzwerk gesucht, dies geschieht nicht, wenn das O-Flag nicht gesetzt wurde. Router Lifetime: Gültigkeit des Default Routers in Sekunden (maximal 9000s möglich), bei 0 ist der ankündigende Router nicht der Default Gateway 50 HERDT-Verlag

5 Konfiguration 5 Bei Erfolg bekommt der Host nun für seine Schnittstelle das Netzpräfix und ein Standardgateway mitgeteilt. Damit kann der Host im eigenen Subnetz und über Netzgrenzen hinweg arbeiten. Dem Host fehlen noch Informationen z. B. zum verwendeten DNS-Server oder dem verwendeten Domänennamen. Diese zusätzlichen Informationen kann er von einem stateless DHCPv6-Server erhalten. Dazu gibt es im Router Advertisement das entsprechende O-Flag. Zusammenfassung zu Stateless Autoconfiguration Bei der Stateless Autoconfiguration wird dem Netzwerkadapter automatisch eine IPv6-Adresse vom Betriebssystem zugewiesen. Die Information über das Netzwerkpräfix kommt von einem Router. Damit hat der Netzwerkadapter Informationen über sein Netzwerk und eine eindeutige Hostadresse. Die Routerinformation kann der Host vom Router bekommen, weitere Informationen wie DNS-Server oder DNS-Namen kann er von einem DHCP-Server erhalten. Bleibt die Antwort auf die Router Solicitation aus oder ist das M-Flag im Router Advertisement gesetzt, versucht der Host eine Anfrage an einen DHCPv6-Server an die Multicast-Adresse ff02::1:2. Dann erfolgt eine Stateful Autoconfiguration. 5.3 Stateful Autoconfiguration Bei der Stateful Autoconfiguration wird dem Netzwerkadapter von einem vorhandenen DHCPv6-Server eine Adresse zugewiesen. Diese Adresszuweisung wird vom DHCPv6-Server registriert. Der Anfragevorgang entspricht der Stateless Autoconfiguration: Autoconfiguration einer link-lokalen Adresse Warten auf ein Router Advertisement oder Senden einer Router Solicitation Wenn die Antwort vom Router ausbleibt oder wenn das M-Flag im Router Advertisement gesetzt ist, erfolgt als Nächstes eine DHCPv6-Anfrage. 5.4 Grundlagen zum DHCPv6-Protokoll DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ermöglicht die automatische Netzwerk-Konfiguration eines Computers, der in ein bestehendes Datennetz eingebunden werden soll, ohne dass ein manueller Eingriff notwendig wird. Der Computer erhält von einem DHCP-Server beim Start neben der IP-Adresse und der Subnetzmaske alle weiteren Informationen, die er zur Netzwerkkommunikation benötigt: seine eigene IP-Adresse die Subnetzmaske das Default Gateway (bei IPv6 vom Router) die Adresse des DNS-Servers ggf. weitere Optionen/Informationen Einzig die Angabe, dass der Rechner seine Konfigurationsdaten über DHCP erhalten soll, muss i. d. R. manuell vorgegeben werden. HERDT-Verlag 51

6 Konfiguration Praxisbeispiel Stateless Autoconfiguration In diesem Beispiel nehmen Sie die für Stateless Autoconfiguration notwendigen Einstellungen auf dem Router vor. Beispielkonfiguration im Testnetz IPv6Srv1.example.net (Server1) IP /24 GW IPv6 fd00:20:0:1::1/64 Dienste DNS example.net DHCP f. IPv6 lan /24 Fd00:20:0:1::/64 Router1 IP (lan1) /24 IP (lan2) /24 Client1 IP /24 DNS IPv6 (lan1) fd00:20:0:1::254/64 IPv6 (lan2) fd00:30:0:1::254/64 IPv6 Autoconfig Aufbau des Testnetzes Umgebung Server1 dient als DNS- und DHCP-Server Router1 ist für die Autokonfiguration verantwortlich Client1 ist der Empfänger der IPv6-Adressen Die Konfiguration erfolgt auf virtuellen Maschinen mit Server 2008 R2 als Server1 und Router1 und Windows 7 für den Client1. Die Erstkonfiguration ist mit IPv4-Adressen erstellt, die nach den Angaben fest für die Server und Clients vergeben werden, um die allgemeine Konnektivität zu testen. Lan1 ist ein virtueller Switch. HERDT-Verlag 57

7 5 Netzwerke - IPv6 Internet Protocol Version 6 Konfiguration Server1 Die Einstellungen für Server1 wurden bereits in der Beispielkonfiguration vorgenommen: Auf dem Server1 ist die Rolle DNS-Server installiert. Die Domäne hat den Namen example.net. Der DNS-Server soll eine automatische Registrierung des Clients zulassen. Der DHCP-Server soll zuerst die Stateless Autoconfiguration unterstützen und dann für die Stateful Autoconfiguration eingerichtet werden. Wählen Sie beim Erstellen der DNS-Zonen die Option Nicht sichere und sichere dynamische Updates zulassen. Zeigen Sie in der DNS-Server-Konfiguration die angelegten Forward- und Reverse-Lookupzonen an. Noch sind keine IPv6 Reverse Zonen angelegt. Eingerichtete DNS-Zonen Zur Vereinfachung wurden auf dem Server1 die Firewall für das private und öffentliche Profil ausgeschaltet. Konfiguration Client1 Konfigurieren Sie Client1 so, dass er seine IPv4-Einstellungen vom DHCP-Server erhält. IP- Konfiguration Client1 58 HERDT-Verlag

8 Konfiguration 5 Starten Sie die Netshell und wechseln Sie in den Kontext Interface IPv6: C:\>netsh Netsh> interface netsh interface> ipv6 netsh interface ipv6> Schalten Sie den Automechanismus zum Erzeugen eines zufälligen IPv6-Hostwertes (Privacy Extensions) aus, um eine EUI-64-konforme IPv6-Adresse am Client zu erzeugen. set privacy state=disabled store=active set privacy state=disabled store=persistent set global randomizeidentifiers=disabled store=active set global randomizeidentifiers=disabled store=persistent Das Ergebnis ist eine EUI-64-Adresse: Mit ipconfig abgefragte IP-Konfiguration Konfiguration Router1 Wechseln Sie auf den Router1 und rufen Sie wie oben beschrieben den Netshellkontext interface ipv6 auf. Zeigen Sie die Liste der IPv6-Schnittstellen an: show interfaces show interfaces-ausgabe Router1 Der Index (Idx) bezieht sich auf die interne ID der Netzwerkschnittstelle. Sie benötigen Index 11 für Lan1 und Index 15 für Lan2 für die späteren Einstellungen. Zeigen Sie Details zur entsprechenden Schnittstelle an: show address Sie sehen die automatisch erzeugte Link-Local-Adresse. Adressinformationen zur Schnittstelle LAN1 Erstellen Sie für Lan1 eine Unique-Local-Adresse: netsh int ipv6> add address 11 fd00:20:0:1::254 Lassen Sie sich die auf dem System vorhandenen IPv6-Adressen anzeigen: show addresses 11 HERDT-Verlag 59

9 5 Netzwerke - IPv6 Internet Protocol Version 6 Zwei IPv6-Adressen auf einem Interface Im Ergebnis können Sie erkennen, dass die Schnittstelle 11 (Lan1) nun zwei IPv6-Adressen aufweist: Um die Schnittstellen-Details einzusehen, geben Sie folgenden Befehl ein: show interface 11 Ausgabe show Interface 11 für LAN-Verbindung Sie sehen, dass der Parameter Ankündigung ausgeschaltet ist. Das bedeutet, dass das Präfix der Schnittstelle per Router-Solicitation in das Netz gesendet wird. Der Parameter Standardroute ankündigen ist ebenfalls noch deaktiviert. Dieser dient dazu, einen Default Gateway zu publizieren. Zunächst aktivieren Sie den Parameter Ankündigung: set interface 11 otherstateful=disabled managedaddress=disabled advertise=enabled 60 HERDT-Verlag

10 Konfiguration 5 Ausgabe show interface 11 für LAN1 nach Einschalten der Ankündigung Der Parameter Ankündigung ist nun aktiviert; das O-Flag und das M-Flag sind ausgeschaltet. Im nächsten Schritt muss noch eine Veröffentlichung des Netzpräfixes gestattet werden. Überprüfen Sie zunächst den Status der Veröffentlichung: show route Noch ausgeschaltete Veröffentlichung des Netzpräfixes Die LAN-Verbindung /64 weist aus, dass die Veröffentlichung noch nicht stattgefunden hat. Schalten Sie die Veröffentlichung des Netzpräfixes ein: netsh interface ipv6> set route fd00:20:0:1::/64 11 publish=yes Veröffentlichung eingeschaltet Der Veröffentlichungsvorgang benötigt einige Sekunden. Sie überprüfen die erfolgreichen Einstellungen auf dem Client und dem DNS-Server. Lassen Sie sich auf dem Client die IPv6-Adresse anzeigen: ipconfig /all HERDT-Verlag 61

11 5 Netzwerke - IPv6 Internet Protocol Version 6 IP-Config auf dem Client, nachdem die IPv6-Adresse veröffentlicht wurde Wechseln Sie zum Server1 und zeigen Sie im DNS den AAAA-Eintrag des Clientrechners an. Es kann einige Zeit in Anspruch nehmen, bis der Eintrag erscheint. DNS-Einträge für die IPv6 Adresse Damit bekommt der Clientrechner über den Router das Netzpräfix mitgeteilt und vergibt sich selbst den Hostanteil der IPv6-Adresse. Die Hostadresse ist eine Adresse nach dem EUI-64-Standard, wie am Mittelteil des Hostanteils ff:fe zu erkennen ist. Als Nächstes benötigt der Client die Routing-Information. Dazu muss am Router Standardroute ankündigen eingeschaltet werden. Wechseln Sie zu Router1 und geben Sie folgenden Befehl ein: netsh interface ipv6> set interface 11 advertisedefaultroute=enabled Damit erfolgt eine Ankündigung der Defaultroute, und nach wenigen Sekunden ist der Routing-Eintrag beim Client vorhanden. Wechseln Sie zu Client1 und geben Sie den folgenden Befehl ein: ipconfig /all Sie sehen hier, dass nicht die Unique-Local-Adresse des Routers, sondern dessen Link-Local-Adresse übergeben wird. Damit sind alle Informationen übergeben, die per Stateless Autoconfiguration vom Client erhalten werden können. 62 HERDT-Verlag