IPv6 Ein technischer Einblick

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1 IPv6 Ein technischer Einblick Oliver Fischer Internetworking Consultant Cisco Systems Januar 2010 BRKRST _04_2008_c Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 1

2 Agenda Warum IPv6? IPv6 Technologie IPv6 Adressierung ICMPv6 und Neighbor Discovery IPv6 Konfiguration Access-Listen für IPv6 Ressourcen IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 2

3 Warum IPv6? IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 3

4 Warum benötigen wir IPv6? IETF IPv6 Workgroup began in den frühen 90 um die rapide Zunahme von Adressen zu lösen CIDR, NAT, wurden entwickelt IPv4 32 bit Adressen = 4.29 Milliarden Adressen -Derzeit leben rund 6.8 Millarden Menschen auf der Erde werden es rund 8 Millarden Menschen sein IP ist überall Daten, Sprache, Audio und Video Integration ist Realität Fazit: mehr IP Adressen werden benötigt! IPv6 Forum :: Erfasster Bildschirmausschnitt: ; 11:02 IETF = Internet Engineering Task Force IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 4

5 Warum nicht NAT (Network Address Translation)? Wurde lediglich als Temp. Lösung verwendet NAT bricht das Ende-zu-Ende Model NAT ist sehr schwer zu warten (Troubleshooting) NAT bricht Sicherheitsfunktionen (Crypto) NAT Fusionen sind sehr kompliziert, doppeltes NATing muss verwendet werden um miteinander zu kommunizieren IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 5

6 IPv6 Technologie IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 6

7 Adressvielfalt: IPv4 zu IPv6 IPv4 32-bits IPv6 128-bits 32 2 = 4,294,967, = 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211, = 2 * = 79,228,162,514,264,337,593,543,950,336 times the number of possible IPv4 Addresses (79 trillion trillion) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 7

8 IPv4 und IPv6 Header / der Vergleich Version HL Time to Live IPv4 Header Type of Service Identification (Fragment) Protocol Flags Total Length Fragment Offset Header Checksum Version Traffic Class Payload Length IPv6 Header Next Header Flow Label Hop Limit Source Address Destination Address Options Padding Source Address Legend Felder die übernommen wurden Felder die nicht in IPv6 übern. wurden Name und Position in IPv6 geändert Neues Feld in IPv6 Destination Address IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 8

9 Extension Headers von IPv6 Base header Next Header = 0 1 st Extension Header Next Header = 43 Last Extension Header Next Header = 17 IPv6 Base Header (40 octets) 0 or more Extension Headers Data IPv6 Packet Next Header = 17 Ext Hdr Data Ext Hdr Length Erweiterungen könnten sein: Routing Header Fragmentation Header Authentication Header Verschlüsselung IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 9

10 Wie verhält sich das mit der MTU? Minimale Link MTU für IPv6 ist: 1280 octets (vs. 64 octets for IPv4) Maximale MTU (ohne Erweiterungsoption) = Bytes Linkspezifisches Fragmentieren ist möglich (Maximum Transmission Unit) Alle Router innerhalb einer IPv6 Domäne sollten MTU- Path-Discovery unterstützen. Pakete > 1280 Besonderheit: Ein hop-by-hop Erweiterungsoption ermöglicht das Übertragen von Jumbograms in Größen von Bytes bis zu Bytes in einem Paket IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 10

11 IPv6 und Verschlüsselung... IPSec gehört bei IPv6 zum Standard und ist bereits integriert IPSec-Funktion in IPv6 beinhaltet folgende Securitykomponenten: AH (Authtentification Header, RFC 2402) Authentisierung und Integrität (keine Vertraulichkeit) ESP (Encapsulation Security Payload, RFC 2406) Integrität und Verschlüsselung (Vertraulichkeit) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 11

12 IPv6 Adressierung IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 12

13 Wie sieht eine IPv6 Adresse aus? 8 x 16-bit hexadecimal Nummern Nummeren werden durch ein Doppelpunkt getrennt (:) Hex Nummern sind nicht case sensitive Abkürzungen sind möglich IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 13

14 Wie sieht eine IPv6 Adresse aus? Die Adresse wird in 8 Blöcke je 2 Bytes aufgeteilt und hexadezimal# geschrieben: <0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff>:<0000-ffff> Beispiel FE80:0000:0000:0000:0100:0815:ABCD:5F7B Um die Schreibweise zu vereinfachen, darf man 0000-Blöcke mit einer 0 abkürzen und führende 0 weg lassen: Beispiel FE80:0:0:0:100:815:ABCD:5F7B Und mehrere 0-Blöcke hintereinander ersetzen wir durch ein "::". Dies darf man aber nur einmal in einer Adresse mamchen: Beispiel FE80::100:815:ABCD:5F7B Eine alternative Form erlaubt das Einbetten einer IPv4-Adresse: Beispiel :: IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 14

15 und der Prefix (RFC 3513)? Darstellung der Prefixe ist wie bei den CIDR Zu der Netzadresse wird die Prefixlänge einfach hinzugefügt. z.b. eine IPv4 Adresse: Syntax: IPv4 Adresse/Präfixlänge z.b /16 Die IPv6 Adresse wird in gleicher Art dargestellt: Syntax: IPv6 Adresse/Präfixlänge 2001:0db8:0012::/48 Lediglich die führenden nullen werden enfernt. Hinterliegende nullen dürfen nicht entfernt werden. 2001:0db8:0012::/48 = 2001:db8:12::/ :db8:1200::/ :db8:12::/48 IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 15

16 Spezielle Adressen: interne Loopback-Adresse: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 oder 0:0:0:0:0:0:0:1 oder ::1 gleich wie in IPv4 Identifiziert sich selbst Darstellung einer nicht spezifizierten Adresse: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 oder 0:0:0:0:0:0:0:0 oder :: Wenn keine Adresse verfügbar, wird das als Platzhalter verwendet! (Initial DHCP request, Duplicate Address Detection DAD) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 16

17 Arten von IPv6 Adressen Unicast -Eine Adresse an einem Interface. one-to-one Zustellung zu einem einzigen Interface -Gleiche Adresse an mehreren Interfaces für Loadsharing Multicast -Eine Adresse zu mehreren Interfaces. one-to-many Zustellung zu einer Gruppe an Interfaces Anycast -Zustellung zu einem einzigen Interface innerhalb einer Gruppe one-to-one-of-many Keine Broadcast Adresse mehr IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 17

18 IPv6 Das Adressierungsmodel Addresses are assigned to every interfaces Addresses have scope Link Local Unique Local Global Global Unique Local Link Local IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 18

19 Link-Local Adressen 128 Bits Remaining 54 Bits Interface ID FE80::/10 10 Bits Anwendungsgebiet: Kommunikation zwischen zwei IPv6 Notes (wie ARP oder DAD) Wird automatisch vom Router zugewiesen, sobald IPv6 enabled wird Wird auch als Next-Hop Kalkulation bei Routingprotokolle verwendet Lediglich Linkspezifisch zu sehen IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 19

20 Unique-Local Adressen 128 Bits Global ID 40 Bits Interface ID FC00::/7 FD00::/7 7 Bits registriert nicht registriert Subnet ID 16 Bits Anwendungsgebiet: Lokale Kommunikation Inter-site VPNs Routbar innerhalb einer Site, jedoch nicht im Internet Entspricht RFC 1918 (private IPv4 Adressen) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 20

21 Globale Adressen Provider Site Host 48 Bits 16 Bits 64 Bits Global Routing Prefix Sub-ID Interface ID Global Routing Prefix: Dieser Adressbereich wird durch die internationalen Registrierungsstellen und die ISP hierarchisch strukturiert und vergeben. Subnetz ID: Identifiziert einen Link innerhalb einer Site. Einem Link können auch mehrere Subnetz-IDs zugewiesen werden. Dieser Adressbereich wird durch den Admin der Site strukturiert. Interface ID: Identifiziert ein Interface in einem Subnetz, welches innerhalb dieses Subnetzes einmalig sein muss. IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 21

22 Ein Beispiel... IANA vergibt an RIPE 2001:0600::/ :0800::/ :0A00::/23 Zugewiesener Bereich von der RIPE an BelWü: 2001:07c0:: /32 BelWü vergibt an Kunden einen Adressbereich: 2001:07c0:0001:: /48 Somit könnte die Aufteilung wie folgt aussehen: 2001:07c0:0001:0001:0000:0000:0000:0000 /64 Provider Site Hosts IANA (Internet Assigned Number Authority) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 22

23 Ein Beispiel der hierarchischen IPv6 Adressvergabe IANA 2001::/3 (Internet Assigned Number Authority) National Internet Registry (NIR) AfriNIC ::/12 to::/23 APNIC ::/12 to::/23 ARIN ::/12 to::/23 LACNIC ::/12 to::/23 RIPE NCC ::/12 to::/23 Local Internet Registry (LIR) ISP ISP ISP/32 /32 /32 ISP ISP ISP/32 /32 /32 ISP ISP ISP/32 /32 /32 ISP ISP ISP/32 /32 /32 ISP ISP ISP/32 /32 /32 Site Site Site/48 /48 /48 Site Site Site/48 /48 /48 Site Site Site/48 /48 /48 Site Site Site/48 /48 /48 Site Site Site/48 /48 /48 IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 23

24 Wie wird eine IPv6 Adresse aufgeteilt IANA (Internet Assigned Number Authority) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 24

25 Wie wird eine IPv6 Adresse aufgeteilt (cont.) Die verbleibenden 64bit der Unicastadresse können verschiedenst definiert werden: Auto-configured über eine 64-bit EUI-64, bzw. von einer 48-bit MAC Adresse (RFC 2373) Auto-generated pseudo-random Nummer (RFC 3041) via DHCP zugewiesen Manuell konfiguriert IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 25

26 IPv6 Multicast Adressen IP Multicast Adressen haben den Prefix FFxx::/8 ( ) Das zweite Octett definiert die Lifetime und die Scope der Multicastadresse 8-bit 4-bit 4-bit 112-bit T Scope Group-ID T= 0 IANA Multic. 1 Temp. Multic. Scope 1 Node 2 Link 5 Site 8 Organization E Global IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 26

27 ICMPv6 und Neighbor Discovery IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 27

28 ICMPv6 Internet Control Message Protocol version 6 RFC 2463 ICMPv6 basiert auf ICMPv4 Die Message types sind ähnlich: Destination unreachable (type 1) Packet too big (type 2) Time exceeded (type 3) Parameter problem (type 4) Echo request/reply (type 128 and 129) IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 28

29 Neighbor Discovery Ersetzt ARP/RARP durch NDP Ermittlung von doppelten IP Adressen (DAD) Auffinung von Routern im selben Link Zur Überwachung der erreichbaren und nicht erreichbaren Nachbarn Zur Autokonfiguration von IPv6-Adressen Router können MTU für Link bekannt geben IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 29

30 Neighbor Discovery (cont.) Solicited-Node Multicast Address Für jede Unicast- und Anycast- Adresse gibt es eine dazügehörige solicited-node multicast Adresse Multicastadresse mit Link-Local Scope Solicited-node multicast besteht aus: PREFIX (FF02::1:FF00:0/104) + lower 24 bits der Unicastadresse IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 30

31 Router Interface R1#sh ipv6 int e0 Ethernet0 is up, line protocol is up IPv6 is enabled, link-local address is FE80::200:CFF:FE3A:8B18 No global unicast address is configured Joined group address(es): FF02::1 FF02::2 Solicited-Node Multicast Address FF02::1:FF3A:8B18 MTU is 1500 bytes ICMP error messages limited to one every 100 milliseconds ICMP redirects are enabled ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1 ND reachable time is milliseconds ND advertised reachable time is 0 milliseconds ND advertised retransmit interval is 0 milliseconds ND router advertisements are sent every 200 seconds ND router advertisements live for 1800 seconds Hosts use stateless autoconfig for addresses. R1# IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 31

32 IPv6 Configurations IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 32

33 IOS IPv6 Konfigurationsbeispiel (1) Manual Interface Identifier Fast0/0 ipv6 unicast-routing! interface FastEthernet0/0 ip address ip pim sparse-mode duplex auto speed auto ipv6 address 2006:1::1/64 ipv6 enable! IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 33

34 IOS IPv6 Konfigurationsbeispiel (2) EUI-64 Interface Identifier Fast0/0 ipv6 unicast-routing! interface FastEthernet0/0 ip address ip pim sparse-mode duplex auto speed auto ipv6 address 2006:1::/64 eui-64 ipv6 enable! IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 34

35 IOS IPv6 Konfigurationsbeispiel (3) EUI-64 Interface Identifier r1#sh ipv6 int fast0/0 FastEthernet0/0 is up, line protocol is up IPv6 is enabled, link-local address is FE80::207:50FF:FE5E:9460 Global unicast address(es): 2006:1::207:50FF:FE5E:9460, subnet is 2006:1::/64 Joined group address(es): FF02::1 FF02::2 FF02::1:FF5E:9460 MTU is 1500 bytes ICMP error messages limited to one every 100 milliseconds ICMP r1#sh redirects int fast0/0 are enabled ND DAD FastEthernet0/0 is enabled, is number up, line of protocol DAD attempts: is up 1 ND reachable Hardware is time AmdFE, is address milliseconds is e.9460 (bia e.9460) ND advertised reachable time is 0 milliseconds ND advertised retransmit interval is 0 milliseconds ND router advertisements are sent every 30 seconds ND router advertisements live for 1800 seconds Hosts use stateless autoconfig for addresses. r1# MAC Address : e.9460 IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 35

36 Access-Listen für IPv6 IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 36

37 Cisco IOS Standard Access Listen IPv6 Standard Access Control Lists (ACLs) beinhalten folgende Funktionen: Kann Datenverkehr aufgrund von Source- und Destination- Adresse filtern Kann sowohl eingehend als auch ausgehend auf einem Interface filtern Kann der ACL prioritäten hinzufügen Implizit deny all am Ende der Access-List IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 37

38 IPv6 Access-List Beispiel: Filtert ausgehenden Datenverkehr von unique-local Sourceadressen 2001:0db8:c18:2::/64 fc00:0:0:2::/64 IPv6 Internet ipv6 access-list blocksite deny fc00:0:0:2::/64 any ipv6 access-list blocksite permit any any interface Ethernet0 ipv6 traffic-filter blocksite out Ethernet0 Global prefix: 2001:0db8:c18:2::/64 Unique-local prefix: fc00:0:0:2::/64 IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 38

39 Ressourcen IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 39

40 nützliche Links: CCO IPv6 The ABC of IPv6 IPv6 e-learning [CCO Zugang notwendig] IPv6 Access Services ICMPv6 Packet Types and Codes TechNote Cisco IOS IPv6 Product Manager IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 40

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44 IP-Netzklassen Bit Class A: Netze /8 bis Bit-Netz 24-Bit-Host Class B: Netze /16 bis Bit-Netz 16-Bit-Host Class C: Netze /24 bis Bit-Netz 8-Bit-Host Class D: Multicast-Gruppen /4 bis Bit-Multicast-Gruppen-ID Class E: Reserviert /4 bis Bit reserviert für zukünftige Anwendungen IPv6 aus technischer Sicht 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Public 44

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