Analyse und Darstellung der Protokollabläufe in IPv6-basierten Rechnernetzen

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1 Analyse und Darstellung der Protokollabläufe in IPv6-basierten Rechnernetzen Diplomarbeit Harald Schwier Vortragsthema: Integration von IPv6 in IPv4-basierte Netze Harald Schwier

2 Themen der Arbeit Zusammenfassung der Grundlagen Analyse und Darstellung der Protokollabläufe unter Berücksichtigung der Betriebssysteme Windows XP/2003, FreeBSD, Linux und Solaris Neighbor Discovery Address Resolution Router Redirect Path MTU Discovery Duplicate Address Detection Network Renumbering Adresskonfiguration Stateless Autoconfiguration DNS DHCPv6 Einsatzszenarien Quality of Service Mobile IPv6 Integration in IPv4-basierte Rechnernetze Harald Schwier Folie 2

3 Integration von IPv6 in IPv4-basierte Netze Zugang zum IPv6 Internet Nativer Zugang Tunnel Kommunikation innerhalb eines LAN Dual Stack Parallele Routingstruktur Tunnel ISATAP VLAN nach IEEE 802.1q Szenarien und Analysen Nicht verwaltete Netze Unternehmen Campus Netze Harald Schwier Folie 3

4 Tunnelklassifizierung Art der Verkapselung Direkt UDP Aufbau des Tunnels Konfiguriert Automatisch Platzierung der Tunnelendpunkte Router Router Router Host Host Host Harald Schwier Folie 4

5 Tunnelklassifizierung - Verkapselung Direkte Verkapselung IPv4 Header Protokoll: 41 IPv6 Header Payload Problematisch beim Einsatz von NAT UDP Verkapselung IPv4 Header Protokoll: 17 UDP Header IPv6 Header Payload Erhöhter Overhead Harald Schwier Folie 5

6 Tunnelklassifizierung Konfigurierte Tunnel Beide Seiten manuell konfiguriert, oder Konfiguration mit Hilfe eines Tunnel Brokers Vereinfachung der Tunneleinrichtung RFC 3053 Broker als IPv6 ISP IPv6 IPv4 only IPv6 Lokaler Endpunkt Beantragung / Konfiguration (HTML Formular) Tunnel Broker Konfiguration Tunnel Harald Schwier Folie 6

7 Tunnelklassifizierung Automatische 6to4 Tunnel Die globale IPv4-Adresse wird in die IPv6-Adresse eingebettet 16 Bit 32 Bit 16 Bit 64 Bit 2002 IPv4-Adresse subnet ID Interface ID Eine globalen IPv4-Adresse ist für einen Standort ausreichend 48 Bit Präfix Leichte Migration zu nativen IPv6-Adressen möglich Harald Schwier Folie 7

8 Tunnelklassifizierung Automatische 6to4 Tunnel IPv6 LAN IPv6 LAN 6to4 Router 6to4 Router IPv4 Internet 6to4 Relay IPv6 Internet Harald Schwier Folie 8

9 Tunnelklassifizierung Automatische 6to4 Tunnel Direkte Protokoll 41 Verkapselung 6to4 ist bei NAT nicht geeignet Für den Zugriff auf native IPv6 Nodes muss ein 6to4 Relay angegeben werden IPv4 Anycast Adresse Effizientes Routing, falls das 6to4 Relay von ISP betrieben wird Relay stellt einen möglichen Engpass dar Harald Schwier Folie 9

10 Tunnelklassifizierung Automatische Teredo Tunnel UDP Verkapselung Nutzbar bei NAT Status: Internet Draft Adressbereich noch nicht registriert Lokaler Tunnelendpunkt auf jedem Host notwendig Bei symmetrischem NAT nicht einsetzbar Harald Schwier Folie 10

11 Tunnelklassifizierung Automatische Teredo Tunnel 1) Initialisierung 2) Datenübertragung Teredo Server Teredo Client NAT Router 2 1 IPv4 Internet IPv6 Internet Teredo Relay Harald Schwier Folie 11

12 Tunnelklassifizierung Automatische Teredo Tunnel Die IPv4-Adresse des NAT Router und des Teredo Server wird in die IPv6- Adresse eingebettet 32 Bit 32 Bit 16 Bit 16 Bit 32 Bit Teredo Prefix Server IPv4 Flags Port Client IPv4 Nachteile: Lokaler Tunnelendpunkt auf jedem Host notwendig Bei symmetrischem NAT nicht einsetzbar Adressen nicht konstant Abhängigkeit von den Relays Hoher Overhead (Teredo Bubbles) Harald Schwier Folie 12

13 Integration von IPv6 in IPv4-basierte Netze Zugang zum IPv6 Internet Nativer Zugang Tunnel Kommunikation innerhalb eines LAN Dual Stack Parallele Routingstruktur Tunnel ISATAP VLAN nach IEEE 802.1q Szenarien und Analysen Nicht verwaltete Netze Internet Service Provider Unternehmen Campus Netze Harald Schwier Folie 13

14 Dual Stack Vorteile: Kommunikation ist über IPv4 und IPv6 möglich Dienst können allmählich IPv6-fähig werden Funktionalität auch gegeben falls Strukturdienste nicht über IPv6 erreichbar sind Erprobte Technik (TCP/IP SPX/IPX) Nachteile: Höherer administrativer Aufwand Konfiguration Sicherheit Routing Höherer Verarbeitungsaufwand Eventuell Verzögerungen beim Verbindungsaufbau Harald Schwier Folie 14

15 Parallele Routingstruktur Dual Stack Dual Stack IPv4 IPv6 Vorteil: Dual Stack Keine Beeinflussung der IPv4 Router Dual Stack Nachteile: Zusätzliche Hardware Komplexere Struktur Harald Schwier Folie 15

16 Konfigurierte Tunnel Dual Stack Dual Stack IPv4 IPv6 Dual Stack Dual Stack Vorteile: Kann auch auf einem Host eingerichtet werden Keine zusätzliche Hardware Nachteile: Zusätzliche Belastung der Tunnelendpunkte Overhead durch Verkapselung Harald Schwier Folie 16

17 Automatische Tunnel ISATAP Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol ISATAP Client IPv4 ISATAP Client IPv4 IPv4 IPv6 ISATAP Client ISATAP Router Harald Schwier Folie 17

18 Automatische Tunnel ISATAP Vorteile: Router müssen nicht IPv6-fähig sein Keine zusätzliche Hardware erforderlich Geringer administrativer Aufwand Nachteile: Unterstützung durch jeden Client notwendig Nicht Broadcast-fähiger Link-Layer Unsolicited Router Advertisements nicht möglich Bei größeren Netzen ergibt sich eine unübersichtliche Struktur Harald Schwier Folie 18

19 VLAN IEEE 802.1q VLAN IEEE 802.1q Infrastruktur IPv6 Internet IPv6 Router LAN1 LAN2 LAN3 Tagging kann mit mehreren physikalischen oder virtuellen Interfaces durchgeführt werden Übersichtlichere Struktur als bei ISATAP Kostengünstig bei existierendem IEEE 802.1q VLAN Harald Schwier Folie 19

20 Integration in IPv4-basierte Netze Zugang zum IPv6 Internet Nativer Zugang Tunnel Kommunikation innerhalb eines LAN Dual Stack Parallele Routingstruktur Tunnel ISATAP VLAN nach IEEE 802.1q Szenarien und Analysen Nicht verwaltete Netze Unternehmen Campus Netze Harald Schwier Folie 20

21 Szenarien und Analysen Nicht verwaltete Netze Heimnetze und kleine Firmennetze Kein Administrator mit Netzwerkkenntnissen Keine zusätzlichen Router Internet Gateway Harald Schwier Folie 21

22 Szenarien und Analysen Nicht verwaltete Netze Gateway ohne IPv6-Unterstützung Konfigurierter UDP Tunnel Provider liefert Skript Auf jedem Host oder ein Host als Gateway Teredo Dual Stack Gateway Dual Stack Provider Gateway erhält 48 Bit Präfix vom Provider (DHCPv6) Gateway liefert 64 Bit Präfix an Hosts (DHCPv6 oder stateless autoconfiguration) DNS per DHCPv4 Dual Stack Gateway IPv4 only Provider Gateway baut einen konfigurierten oder einen 6to4 Tunnel auf Gateway liefert 64 Bit Präfix an Hosts (DHCPv6 oder stateless autoconfiguration) Dual Stack Gateway IPv6 only Provider IPv6 wie bei Dual Stack Provider IPv4 über konfigurierten Tunnel Harald Schwier Folie 22

23 Szenarien und Analysen Unternehmensnetze Aktivieren von IPv6 im gesamten Netz Ziel der Einführung: Komplett Dual Stack Während der Einführungsphase: Konfigurierte Tunnel Parallele Routing Struktur Verteiltes Netz, Integration eines IPv6-basierten Dienstes Sofort komplett Dual Stack i.d.r. nicht sinnvoll Tunnel, bei globalen Adressen 6to4 sinnvoll Integration eines überwiegend IPv6-basierten Netzes Für Kommunikation mit dem IPv4-Netz: Dual Stack Für bestimmte Dienste kommen Proxys in Frage Harald Schwier Folie 23

24 Szenarien und Analysen Campus Netzwerk Beispiel für Fall 1 eines Unternehmensnetzes Komplett Dual Stack als Endziel VLAN IEEE 802.1q / Tunnel Aktivieren von IPv6 in Strukturdiensten DNS LDAP Dienste WWW Hardware Drucker PDAs Anwendungssoftware WEB-Browser Clients Harald Schwier Folie 24

25 Fazit IPv6 wird nach wie vor weiterentwickelt Berücksichtigung von praktischen Erfahrungen Mögliche Probleme durch unterschiedliche Implementierungen Es stehen zahlreiche Integrationstechniken in IPv4-basierte Netze zur Verfügung Schrittweise Einführung möglich Zunehmende Verfügbarkeit von IPv6-fähigen Diensten Harald Schwier Folie 25

26 ENDE Danke für Ihre Aufmerksamkeit Harald Schwier Folie 26

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