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2 VI Inhalt Inhalt 1 Grundlagen der IP-Netze Entwicklung des Internet Internet vor der Nutzung des Die Schaffung des Hauptkomponenten des Web-Dienstes...5 Adressierung von Web-Ressourcen Internet nach der Etablierung des Die Zukunft des Internet Funktionen der Kommunikationsprotokolle Prinzipien der Fehlerkontrolle Realisierung der Flusskontrolle Überlastkontrolle Schichtenmodell der Kommunikation Konzept des OSI-Referenzmodells Schichtenmodell der Protokollfamilie TCP/IP Allgemeine Prinzipien der IP- Kommunikation Bildung von IP-Paketen Netzwerkschicht in IP-Netzen...24 Verbindungslose Netzwerkschicht...24 Verbindungsorientierte Netzwerkschicht Verbindungslose IP-Kommunikation im Internet Transportschicht in IP-Netzen Multiplexmodel der Protokollfamilie TCP/IP Komponenten der Protokollfamilie TCP/IP Protokolle der Netzwerkschicht Protokolle der Transportschicht Komponenten der Anwendungsschicht IETF und Internet-Standards Schlussbemerkungen...40

3 Inhalt VII 2 Internet-Netzwerkprotokolle IPv4, ARP, ICMP und IGMP Aufgaben von IP Aufbau von IPv4-Paketen Differentiated Services Fragmentierung der IPv4-Pakete Optionen in IP-Paketen IPv4-Adressen Darstellung von IP-Adressen Standard-Subnetzmaske Vergabe von IP-Adressen Bildung von Subnetzen Bestimmen von Subnetz-IDs und Host-IDs Zielbestimmung eines IP-Pakets beim Quellrechner Adressierungsaspekte in IP-Netzen Klassenlose IP-Adressierung (VLSM, CIDR) Konzept der klassenlosen IP-Adressierung Erweitertes Netzwerkpräfix...72 Präfixlänge in Routing-Tabellen VLSM-Nutzung VLSM-Einsatz zur Strukturierung von Netzwerken...76 Aggregation von Routen bei der VLSM-Nutzung...78 Voraussetzungen für den effizienten VLSM-Einsatz CIDR-Einsatz Beispiel für CIDR-Adresszuweisung...81 Aggregation von Routen mit CIDR...82 Voraussetzungen für den effizienten CIDR-Einsatz Protokolle ARP und RARP Protokoll ARP Proxy-ARP Protokoll RARP Protokoll ICMP ICMP-Nachrichten ICMP-Fehlermeldungen ICMP-Anfragen Pfad-MTU Ermittlung

4 VIII Inhalt 2.8 IP-Multicasting Multicast- Adressen Internet Group Management Protocol Schlussbemerkungen Transportprotokolle TCP, UDP und SCTP Grundlagen der Transportprotokolle Konzept und Einsatz von UDP Aufbau von UDP-Paketen Protokoll UDP-Lite Funktion des Protokolls TCP Aufbau von TCP-Paketen Konzept der TCP-Verbindungen Auf- und Abbau von TCP-Verbindungen Flusskontrolle bei TCP TCP Sliding-Window-Prinzip Implementierungsaspekte von TCP Klassische TCP-Algorithmen Abschätzung von Round Trip Time Verbesserung der Effizienz von TCP Transaction TCP TCP Socket-Interface Angriffe gegen den TCP-Stack Socket Cloning und TCP-Handoff Konzept und Einsatz von SCTP SCTP versus UDP und TCP SCTP-Assoziationen Struktur der SCTP-Pakete Aufbau und Abbau einer SCTP-Assoziation Daten- und Nachrichtenübermittlung nach SCTP Selektive Bestätigung von DATA-Chunks Beispiel für fehlerfreie Übermittlung Beispiel für fehlerhafte Übermittlung Schlussbemerkungen...155

5 Inhalt IX 4 DNS und DHCP Domain Name System Organisation des DNS-Namensraums Namensauflösung am Beispiel von Hostnamen Auflösung von IP-Adressen auf Hostnamen Resource Records und ihre Abfrage Zonen und Zonentransfer Zonendatei Zonentransfer DNS-Nachrichten Aufbau von DNS-Nachrichten DNS-Nachrichten mit EDNS DNS und Internet-Dienste Aufbau von DNS-Nachrichten DNS-Nachrichten mit EDNS Domain Name Registrare und dynamisches DNS DNS Security (DNSSEC) Typische Bedrohungsszenarien bei DNS DNS-Erweiterung zu DNSSEC DNS für IPv DNS und Internet-Anbindung Internationalisierung des DNS (IDN) Dynamische Adressvergabe mit DHCP Aufbau von DHCP-Nachrichten Ablauf des DHCP-Verfahrens Implementierung mehrerer DHCP-Server DHCP im Einsatz DHCP und PXE Schlussbemerkungen NAT und Netzdienstprotokolle: SOCKS, SSL, LDAP Network Address Translation (NAT) Klassisches NAT Konzept von NAPT Prinzip von Full Cone NAT Prinzip von Restricted Cone NAT

6 X Inhalt Bidirektionales NAT und RSIP ICMP bei NAT und die Notwendigkeit von ALGs SOCKS v5 Proxy-Protokoll Das SOCKS-Regelwerk Gesicherte Verbindungen über SOCKS Secure Socket Layer SSL im Schichtenmodell und Hilfsprotokolle SSL und X.509-Zertifikate Ablauf des SSL-Verfahrens Record Layer Protocol Cipher Suites SSL-Ports und STARTTLS Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) Directory Information Tree LDAP-Server LDAP-Client-Zugriff Schlussbemerkungen Konzept des Protokolls IPv Neuerungen bei IPv6 gegenüber IPv Header-Struktur bei IPv Erweiterungs-Header IPv6-Flexibilität mit Options-Headern Aufbau der Options-Header Belegung des Option-Feldes Einsatz von Jumbo Payload Source Routing beim IPv Fragmentierung langer IPv6-Pakete Adressstruktur von IPv Darstellung von IPv6-Adressen Aufteilung des IPv6-Adressraums Vergabe von IPv6-Adressen Unicast-Adressen beim IPv Globale Unicast-Adressen Interface-ID in IPv6-Adressen...261

7 Inhalt XI Unicast-Adressen von lokaler Bedeutung IPv4-Kompatibilitätsadressen Multicast- und Anycast-Adressen bei IPv Protokoll ICMPv Schlussbemerkungen IPv6-Dienstprotokolle: NDP und DHCPv Neighbor Discovery Protocol Bestimmen des Ziels eines IPv6-Pakets Ermittlung von Link-Adressen Bekanntmachung von Netzparametern durch Router IPv6-Paket-Umleitung Stateless Autoconfiguration in IPv6-Netzen Konzept und Einsatz von DHCPv Funktionsweise von DHCPv Struktur von DHCPv6-Nachrichten Kommunikation zwischen Client und Server Ablauf von DHCPv Einsatz von DHCPv6-Agenten Verlängerung der Ausleihe einer IPv6-Adresse Schnelle Umadressierung mit DHCPv Schlussbemerkungen Migration zum IPv6-Einsatz Integration von IPv4 und IPv6 in Rechnern IPv4- und IPv6-Protokollfamilien im Schichtenmodell Dual-Stack-Rechner in einem LAN-Segment Betrieb von Dual-Stack-Rechnern in IPv4-Netzen Arten der Koexistenz von IPv6 und IPv IPv6-Kommunikation über IPv4-Netze IPv4-Kommunikation über IPv6-Netze IP-Kommunikation durch Translation IPv4 IPv Einsatz von IPv6-in-IPv4-Tunneling Erweiterung eines IPv4-Netzes um ein IPv6-Netz Kopplung der IPv6-Netze über ein IPv4-Netz Zugang zum IPv6-Internet über Tunnel Broker

8 XII Inhalt 8.4 Konzept und Einsatz von 6to Bedeutung von 6to Struktur von 6to4-Adressen IPv6-Kommunikation über IPv4-Netz Problem bei 6to4 mit NAT IPv6 over IPv4 mit ISATAP Kommunikation mit ISATAP Struktur und Bedeutung von ISATAP-Adressen Funktionsweise von ISATAP Abfrage des Präfixes bei einem 6to4-Router Kommunikation zwischen ISATAP-Rechnern über 6to4-Sites IPv6 in IPv4-Netzen mit NAT (Teredo) Teredo-Adresse und -Pakete Bestimmung der Art von NAT Beispiele für der Ablauf der Kommunikation mit Teredo IPv4 over IPv6 mit DSTM Einsatz der Translation IPv4 IPv Einsatz von SIIT Adressierung bei SIIT Translation IPv4 ó IPv Einsatz von NAT-PT Einsatz von Basic NAT-PT Einsatz von NAPT-PT Einsatz von Bidirectional NAT-PT Schlussbemerkungen Routing in IP-Netzen Routing-Grundlagen Grundlegende Aufgaben von Routern Lokale Vernetzung der IP-Subnetze LAN-Erweiterung mit einem WAN Vernetzung der IP-Subnetze über ein WAN Adressierung beim Routereinsatz Schichtenmodell für die Vernetzung mit Routern Beispiel für die Übermittlung eines IP-Pakets Routing-Tabelle...360

9 Inhalt XIII Struktur einer Routing-Tabelle Bestimmung der besten Route Routing-Verfahren Routing-Arten Link State Routing Inter-/Intra-Domain-Protokolle Routing Information Protocol (RIP) Erlernen von Routing-Tabellen beim RIP Beispiel für einen RIP-Ablauf Reduzierung der Konvergenzzeit Beispiel für einen RIP-Ablauf mit Split-Horizon Count-to-Infinity-Problem Besonderheiten des RIP Struktur von RIP-1-Nachrichten Routing-Tabelle beim RIP Schwächen des RIP Das Routing-Protokoll RIP RIP für das Protokoll IPv6 (RIPng) Open Shortest Path First (OSPF) Funktionsweise von OSPF Nachbarschaften zwischen Routern Bildung einer Nachbarschaft Hinzufügen eines Routers Einsatz eines designierten Routers OSPF-Einsatz in großen Netzwerken Aufteilung großer Netzwerke auf OSPF-Bereiche Bereichsübergreifendes Routing AS-übergreifendes Routing Beispiel für einen OSPF-Einsatz OSPF-Pakete Hello-Paket Paket Database Description Link-State-Pakete LSA-Typen und -Angaben Besonderheiten von OSPFv OSPF für IPv6 (OSPFv3)

10 XIV Inhalt 9.4 Border Gateway Protocol (BGP-4) Grundlagen des BGP Funktionsweise des BGP BGP-4-Nachrichten Multiprotocol Extensions for BGP-4 (MP-BGP) IPv6 Inter-Domain Routing Einsatz des MP-BGP in BGP/MPLS IPv4-VPNs Redundante Auslegung von Routern Konzept des virtuellen Routers Virtueller Router und ARP Lastverteilung mit virtuellen Routern Funktionsweise von VRRP Aufbau von VRRP-Advertisement Auswahl des Master-Routers Entdeckung eines Ausfalls des Master-Routers Einsatz HSRP Mulitcast Routing-Protokolle Einige Aspekte von MC-Routing Aufgaben von MC-Routing Arten der Verteilbäume Multicast Forwarding Aufbau und Nutzung des quellbasierten Verteilbaums Intra-Domain-MC-Routing mit PIM-SM Besonderheiten der MC-Forwarding Nutzung des gemeinsamen Verteilbaums Übergang zur Nutzung des quellbasierten Verteilbaums Aufnahme eines neuen MC-Routers Pruning beim PIM-SM Struktur von PIM-Nachrichten Inter-Domain-MC-Routing mit MSDP Grundkonzept von MSDP Bildung von MC-Gruppen in autonomen Systemen MC-Verteilung über gemeinsame Bäume Anbindung von RPs an den Verteilbaum der MC-Quelle Schlussbemerkungen...452

11 Inhalt XV 10 Klassische Ansätze für IP over X IP über LANs Übermittlung der IP-Pakete in MAC-Frames Multiplexing auf der LLC-Teilschicht IP über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Protokoll SLIP Protokoll PPP IP über X.25 und Frame-Relay Grundlagen der X.25-Netze IP über X Konzept von Frame-Relay IP über Frame-Relay IP über ATM-Netze Grundlagen der ATM-Netze Bildung von ATM-Zellen Struktur von ATM-Zellen ATM-Verbindungen Classical IP over ATM ATM-basiertes IP-Subnetz Schritte vor der Datenübermittlung ATMARP/InATMARP-Pakete in ATM-Zellen LAN-Emulation in ATM-Netzen Bedeutung der LAN-Emulation Komponenten der LAN-Emulation Phasen beim Ablauf der LAN-Emulation Beispiel für den Ablauf der LAN-Emulation LAN-Kommunikation über ein ATM-Netz Next Hop Resolution Protocol Multi-Protocol Over ATM (MPOA) Ziel des MPOA Funktionsweise des MPOA IP-Kommunikation nach dem MPOA Schlussbemerkungen

12 XVI Inhalt 11 Neue Generation der IP-Netze mit MPLS und GMPLS Weg zu neuer Generation der IP-Netze Notwendigkeit von (G)MPLS Bedeutung von Traffic Engineering in IP-Netzen Multiplane-Architekturen zukünftiger IP-Netze Schritte zu einem LSP Multi-Protocol Label Switching Multiplane-Architektur der MPLS-Netze MPLS als Integration von Routing und Switching Logisches Modell des MPLS Prinzip des Label-Switching Logische Struktur der MPLS-Netze Bildung der Klassen von IP-Paketen und MPLS-Einsatz MPLS und die Hierarchie von Netzen MPLS und Tunneling Label-Stack MPLS und verschiedene Übermittlungsnetze Virtual Private Networks mit MPLS Konzept von GMPLS Vom MPLS über MPλS zum GMPLS Struktur eines optischen Switches beim GMPLS Interpretation von Labels Interpretation des Transportpfads Bedeutung des LMP in GMPLS-Netzen Traffic Engineering in (G)MPLS-Netzen Traffic Trunks und LSPs Aufgaben und Schritte beim MPLS-TE Routing beim Traffic Engineering Attribute von Traffic Trunks Constraint-based Routing Re-Routing und Preemption Signalisierung in (G)MPLS-Netzen Einsatz des RSVP-TE Funktionsweise des RSVP RSVP-TE als Signalisierungsprotokoll in MPLS-Netzen Explizites Routing mit dem RSVP-TE...554

13 Inhalt XVII Fast Re-Routig mit dem RSVP-TE Einsatz des GMPLS RSVP-TE Einsatz des CR-LDP Struktur von LDP-Nachrichten Aufbau eines LSP mit dem CR-LDP Schlussbemerkungen Virtual Private Networks und Remote Access Services Grundlagen und Arten von VPNs Tunneling als Basis von VPNs Tunneling über klassische IP-Netze Tunneling über MPLS-Netze Arten von VPNs Vom Provider bereitgestellte VPNs Pseudo-Drähte als L1VPNs Vom Provider bereitgestellte L2VPNs Punkt-zu-Punkt L2VPN: EoMPLS Punkt-zu-Mehrpunkt L2VPN: VPLS BGP/MPLS VPNs Layer-2-Tunneling über klassische IP-Netze Tunneling-Protokoll L2TP Das Konzept des L2TP Auf- und Abbau einer Kontrollverbindung L2TP-Verlauf beim Tunnelaufbau L2TP-Verlauf beim Tunnelabbau Besonderheiten des L2TPv L2-Übermittlungsdienste über klassische IP-Netze mit dem L2TPv Das Tunneling-Protokoll PPTP Das Konzept des PPTP Auf- und Abbau einer Kontrollverbindung PPTP-Verlauf beim Tunnelaufbau PPTP-Verlauf beim Tunnelabbau IPsec und Layer-3-Tunneling Ziele des IPsec Erweiterung der IP-Pakete mit IPsec-Angaben Sicherheitsvereinbarungen

14 XVIII Inhalt Authentication Header (AH) Encapsulating Security Payload (ESP) Datenverschlüsselung beim IPsec Authentifizierung und Prüfung der Datenintegrität IPsec-Einsatz im Tunnel-Mode IPsec-Einsatz zum Aufbau von VPNs Einsatz des Protokolls RADIUS Network Access Server und RADIUS Konzept von RADIUS RADIUS-Pakete Einsatz mehrerer RADIUS-Server Schlussbemerkungen Unterstützung der Mobilität in IP-Netzen Ansätze für die Unterstützung der Mobilität Bedeutung von WLAN- und Hotspot-Roaming Hauptproblem der Mobilität in IP-Netzen Die grundlegende Idee des Mobile IP Die Idee des Mobile IPv Idee des Mobile IPv Roaming zwischen Hotspots Hotspot-Roaming zwischen mehreren WISPs Ablauf des Hotspot-Roaming Funktionsweise des MIPv Beispiel für einen Ablauf des MIP Agent Discovery Erkennen des Verlassens des Heimatsubnetzes Erkennen des Wechsels eines Fremdsubnetzes Erkennen einer Rückkehr in das Heimatsubnetz Registrierung beim Heimatagenten Nachrichten für die Registrierung Registrierung einer CoA Registrierung einer colocated CoA Deregistrierung beim Heimat-Agenten Authentifizierung bei der Registrierung Mobiles IP-Routing...651

15 Inhalt XIX Einsatz von Routern ohne Mobility Agents Einsatz von Routern mit Mobility Agents Konzept des MIPv MN hat sein Heimatsubnetz verlassen MN hat ein Fremdsubnetz gewechselt MN ist in sein Heimatsubnetz zurückgekehrt MIPv6-Nachrichten Kommunikation zwischen MN und CN Prinzip der indirekten Kommunikation Prinzip der direkten Kommunikation Home Agent Binding Correspondent Node Binding Entdeckung eines Subnetzwechsels Entdeckung der Home-Agent-Adresse Hierarchical MIPv Unterstützung der Mobilität mit dem HMIPv Finden eines MAP Unterstützung der Mikromobilität Unterstützung der Makromobilität Datentransfer zwischen MN und CN Schlussbemerkungen Literatur Abkürzungsverzeichnis Index

16 Vorwort Komplexität und Weiterentwicklung Ziel des Buches An wen richtet sich das Buch? Das Internet ist inzwischen zum unabdingbaren Kommunikationsmedium geworden, über das jeder zu jeder Zeit Information über fast alles abrufen sowie s senden und empfangen kann. Unsere heutige Gesellschaft kann man sich ohne Internet kaum noch vorstellen. Voraussetzung zur Kommunikation zwischen Rechnern sind bestimmte Regeln, die vor allem die Datenformate und die Prinzipien der Datenübermittlung festlegen. Diese Regeln werden als Kommunikationsprotokolle bezeichnet. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) stellt eine derartige Protokollfamilie dar, sie wird im weltweiten Internet, in privaten Intranets und in anderen Netzen verwendet. Netze, die auf dieser Protokollfamilie aufbauen, bezeichnet man als IP-Netze. Ein IP-Netz und insbesondere das Internet besteht nicht nur aus mehreren Rechnern und IP/TCP dazwischen, sondern dahinter verbergen sich sehr komplexe Vorgänge. Das Internet stellt einen weltweiten Dienst für die Übermittlung von Informationen in Form von IP-Paketen dar. Vergleicht man diesen Dienst mit dem Briefdienst der Post, so entspricht ein IP-Paket einem Brief und die sog. IP-Adresse einer postalischen Adresse. Das massive Wachstum des Internet und die hierbei entstehenden Probleme und neuen Anforderungen haben die Entwicklung sowohl eines neuen Internet-Protokolls des sog. IPv6 als auch von neuen Techniken d.h. MPLS (Multi-Protocol Label Switching) und GMPLS (Generalized MPLS) für die Übermittlung der IP-Pakete über Hochgeschwindigkeitsnetze, insbesondere über optische Netze, vorangetrieben. Heute spricht man bereits von Next Generation IP Networks. Dieses Buch gibt eine detaillierte Darstellung von einzelnen Komponenten der TCP/IP-Protokollfamilie, wie z.b. IP, TCP, UDP, DNS, DHCP, und von Routing sowohl beim klassischen Protokoll IP als auch beim neuen Protokoll IPv6. Das Buch erläutert die Strategien für die Migration zum Einsatz von IPv6 und präsentiert die Konzepte für Aufbau der IP-Netze auf der Basis verschiedener Netztechnologien wie LANs, ATM, SDH und WDM. Hierbei wird insbesondere die neue Generation der IP-Weitverkehrsnetze mit (G)MPLS in den Vordergrund gestellt. Die Realisierung von Virtual Private Networks (VPN) in klassischen IP-Netzen mithilfe des IPsec (IP Security) und auch in IP-Netzen mit (G)MPLS wird ebenso präsentiert. Die Darstellung von Möglichkeiten für die Unterstützung der Mobilität in IP-Netzen rundet den Inhalt dieses Buches ab. Das Buch ist so aufgebaut, dass sowohl die notwendigen technischen Grundlagen fundiert dargestellt als auch Aspekte bei der Planung und Verwaltung der IP-Netze diskutiert werden. Damit eignet es sich nicht nur als Lehrbuch für Studenten und Neueinsteiger, sondern auch als Nachschlagewerk für alle Inte-

17 Vorwort XXI ressenten, die für die Planung, Realisierung, Verwaltung und Nutzung des Internet, von privaten Intranets und anderen IP-Netzen verantwortlich sind. Zurzeit ist kein Buch verfügbar, in dem die Technik der IP-Netze so breit dargestellt wäre. Daher kann dieses Buch als ein Handbuch für alle Netzwerk-Verantwortlichen dienen. Durch die praxisorientierte und fundierte Darstellung der Inhalte werden auch alle Netzwerk-Fans mit diesem Buch beim Selbststudium unterstützt. Kapitel 1 präsentiert die Entwicklung des Internet sowie die notwendigen Grundlagen der Rechnerkommunikation und der Kommunikationsprotokolle. Zur systematischen Erläuterung wird hier u.a. das sog. ISO-Referenzmodell (Open System Interconnection) präsentiert. Hier wird auch ein kompakter Überblick über alle Protokolle und Dienste in IP-Netzen gegeben sowie eine kurze Einführung in die Internet-Standards und die Struktur der Organisation IETF. Kapitel 2 stellt sowohl IPv4 als auch die Protokolle ARP, ICMP und IGMP, die dem IPv4 zur Seite stehen, umfassend dar. Da die Nutzung des IP vor allem mit der Vergabe von IP-Adressen für die Rechner und mit der Bildung von Subnetzen verknüpft ist, werden hier die mit der Adressierung in IP-Netzen verbundenen Probleme ausführlich diskutiert. Ein weiteres Thema ist das Multicasting in IP-Netzen. Von großer Bedeutung in IP-Netzen ist die sog. Transportschicht mit den klassischen Protokollen TCP und UDP und dem neuen Protokoll SCTP. Da das Protokoll IP keine gesicherte Übermittlung seiner Pakete garantiert, verwendet man hauptsächlich das TCP und in einigen Fällen das SCTP, um die Übermittlung der IP-Pakete sicher zu machen. Kapitel 3 präsentiert die Aufgaben der Transportschicht und geht detailliert auf die Funktionsweise der Transportprotokolle ein. Die Rechner in IP-Netzen werden zwar durch ihre IP-Adressen lokalisiert, aber es ist sinnvoll, statt einer IP-Adresse einen Rechner über seinen Namen anzusprechen wie dies auch unter Menschen üblich ist. Dies ist mit dem Domain Name System (DNS) möglich. Kapitel 4 liefert eine moderne Funktionsbeschreibung des DNS und geht auf die Möglichkeiten des DNS-Einsatzes ein. Zudem wird das Protokoll DHCP vorgestellt, mit dessen Hilfe ein Rechner sich eine IP-Adresse nach Bedarf selbst von einem speziellen Server ausleihen kann. Da die IP-Adressen knapp geworden sind, wurden verschiedene Konzepte entwickelt, um in privaten IP-Netzen die sog. privaten IP-Adressen nutzen zu können. Man spricht in diesem Zusammenhang von Network Address Translation (NAT). Kapitel 5 stellt die verschiedenen Konzepte für NAT vor und erläutert zusätzlich die Funktionsweise und die Anwendungen der Netzdienstprotokolle SOCKS, SSL und LDAP. Um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden, wurde das IPv6 als IP der nächsten Generation entwickelt. Kapitel 6 stellt das IPv6 ausführlich dar Kapitel 1 Kapitel 2 Kapitel 3 Kapitel 4 Kapitel 5 Kapitel 6

18 XXII Vorwort Kapitel 7 Kapitel 8 Kapitel 9 Kapitel 10 Kapitel 11 Kapitel 12 und zeigt, welche neuen Möglichkeiten es mit sich bringt. Diese reichen von Sicherheitsfunktionen über mehr Flexibilität bis hin zur Unterstützung von neuartigen Anwendungen. Außerdem wird das Hilfsprotokoll ICPM beim IPv6 das sog. ICMPv6 dargestellt. Das IPv6 bietet umfangreiche Unterstützung der automatischen Konfiguration von Rechnern, sodass man hierbei sogar von Plug&Play-Konfiguration spricht. Diese Aspekte werden in Kapitel 7 präsentiert. Hier wird insbesondere der Einsatz des Protokolls NDP (Neighbor Discovery Protocol) dargestellt und es wird erläutert, welche neuen Möglichkeiten bei der automatischen Konfiguration von Rechnern mithilfe der Protokolle NDP und DHCPv6 entstehen. Da die Umstellung von allen Rechnern, in denen das klassische Internet-Protokoll IP verwendet wird, auf das neue Protokoll IPv6 nicht auf einen Schlag geschehen kann, benötigt man bestimmte Systemlösungen für die Migration zum IPv6-Einsatz. Kapitel 8 gibt einen Überblick über verschiedene Ansätze und Systemlösungen für die Koexistenz von IPv4 und IPv6 in verschiedenen Netzstrukturen. Insbesondere auf IPv6-in-IPv4-Tunneling und IPv4-in-IPv6-Tunneling wird hier eingegangen. Die Integration der IPv4- und der IPv6-Netze durch die Translation IPv4 IPv6 wird ebenfalls präsentiert. Router fungieren in klassischen IP-Netzen als Knoten. Sie ermitteln optimale Übermittlungswege, die sog. Routen, für die IP-Pakete und leiten die empfangenen IP-Pakete weiter. Kapitel 9 bietet eine komprimierte Darstellung von Routing-Grundlagen und -Protokollen. Ausführlich werden hier die Routing- Protokolle RIP-1, RIP-2, OSPF und BGP-4 erläutert. Dieses Kapitel zeigt auch, wie eine redundante Router-Auslegung mit Hilfe der Protokolle HSRP und VRRP erfolgen kann, und es stellt die Protokolle PIM-SM und MSDP für das Multicast-Routing vor. In vielen Unternehmen werden heute noch gleichzeitig unterschiedliche Netztechnologien für die Rechnerkommunikation eingesetzt. Daher erläutert Kapitel 10 die Konzepte für den Einsatz des IP in Netzen auf der Basis klassischer Netztechnologien wie LANs, X.25, Frame Relay und ATM. Die Möglichkeiten der IP-Kommunikation über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen nach dem PPP werden hier ebenfalls dargestellt. Next Generation IP Networks im Weitverkehrsbereich werden zukünftig auf der MPLS-Technik basieren. Das MPLS erleichtert die Konvergenz von Ethernets mit den Frame-Relay- und den ATM-Netzen. Um das MPLS in SDH- und in WDM-Netzen einsetzen zu können, wurde das MPLS zum GMPLS (Generalized MPLS) erweitert. Kapitel 11 stellt die Konzepte und Protokolle für den Aufbau der IP-Netze mit dem MPLS und dem GMPLS vor. Mit Hilfe von Tunneling-Techniken lassen sich virtuelle Standleitungen für den Transport von vertraulichen Daten über öffentliche IP-Netze aufbauen. Dies hat zur Entstehung von VPNs (Virtual Private Network) geführt. Mit VPNs werden

19 Vorwort XXIII oft Remote Access Services (RAS) integriert. Kapitel 12 präsentiert die Lösungen und Protokolle für den Aufbau von VPNs sowohl auf der Basis klassischer IP-Netze also mithilfe des IPsec als auch auf der Basis von IP-Netzen mit dem (G)MPLS, die auch als Provider Provisioned VPNs (PPVPN) bezeichnet werden. Um die Mobilität in IP-Netzen zu ermöglichen, wurden die Protokolle Mobile IPv4 (MIPv6) und Mobile IPv6 (MIPv6) entwickelt. Kapitel 13 zeigt, wie diese Protokolle funktionieren und was gemacht werden muss, damit ein mobiler Rechner ein Subnetz während bestehender Verbindungen zu anderen Rechnern wechseln kann, ohne die bestehenden Verbindungen abbrechen zu müssen. Auch die Integration von Hotspots mit dem Internet und die Möglichkeiten von Roaming zwischen Hotspots werden präsentiert. In diesem Buch sind einige Manuskripte von Prof. Dr. Badach zu den Vorlesungen Kommunikationsnetze und -protokolle, Integrierte Netze und Multiservice Networking enthalten, die an der Hochschule Fulda im Fachbereich Angewandte Informatik gehalten wurden. Ein so umfangreiches Buch kann ohne Anregungen von außen und Austausch von Erfahrung nicht geschrieben werden. An dieser Stelle danken wir deshalb allen Firmen und Personen, die uns mit ihren Anregungen unterstützt haben. Für die gute und angenehme Zusammenarbeit mit dem Hanser Verlag möchten wir uns insbesondere bei Frau Margarete Metzger und Frau Irene Weilhart recht herzlich bedanken. Bei Frau Ilse Walther bedanken wir uns für ihr Engagement, die letzten Fehler und Stilblüten aus dem Text zu entfernen. Nicht zuletzt möchten wir unseren Familien für das Verständnis danken, das sie uns während unserer Arbeit am Buch entgegengebracht haben. Kapitel 13 Fulda und Köln, im Juli 2007 Anatol Badach Erwin Hoffmann

20 XXIV Vorwort Struktur des Buches Dieses Buch präsentiert in seinen 13 Kapiteln unterschiedliche Aspekte der IP- Netze. Das folgende Bild zeigt die Struktur des Buches und die Abhängigkeiten zwischen den Inhalten der einzelnen Kapiteln. Diese Darstellung soll dem Leser eine Orientierung geben, welche Kenntnisse aus welchen Kapiteln nötig sind, um die im Buch dargestellten Themenbereiche noch besser verstehen zu können. = F EJA! " # $ % & '! ) C A A E A ) I F A A H 1 2 A J A ) K B> = K K JE I M A EI A H A J A EJ1 2 L " 2 H J 12 L " 0 E BI F H J A I 12 L " 6 H= I F HJ ) M K C I F H J A ) K B> = K K JE I M A EI A H A J A EJ1 2 L $ 2 H J 12 L $ 0 E BI F H J A I 12 L $ EC H= JE K 12 L $ - E I = J 4 K JE C E 1 2 A J A I K C A B H 1 2 L A H : 1 2 A J A EJ/ 2 5 / = C A H12 A J A A K A H/ A A H= JE 8 EH JK = 2 H EL = JA A JM H I 4 A JA )?? A I I 5 A HL E? A I 12 I A? > E EJ JE 1 2 A J A 0 JI F J 4 = E C 12 L " 12 L $ 0 12 L $

21 Vorwort XXV Die Autoren Prof. Dr.-Ing. Anatol Badach ist seit über 30 Jahren auf den Gebieten Informatik und Telekommunikation tätig; Promotion (1975), Habilitation (1983). Seit 1985 ist er Professor im Fachbereich Angewandte Informatik an der Hochschule Fulda. Seine Schwerpunkte in Lehre und Forschung sind: Rechnerkommunikation, Netzwerktechnologien und Multiservice Networking. Er forscht im Bereich der Multimedia-Kommunikation über IP-Netze, u.a. VoIP, und insbesondere in der Entwicklung intelligenter und multimedialer TK- Dienste und Anwendungen auf der Basis von Web Services. Professor Badach ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen und mehrerer Fachbücher, darunter Voice over IP Die Technik, Web-Technologien (Mitautor), Integrierte Unternehmensnetze, Datenkommunikation mit ISDN, High Speed Internetworking (Mitautor). Seine Erfahrung vermittelt er auch als Leiter und Referent bei Fachkongressen und -seminaren. Näheres unter: Dr. Erwin Hoffmann ist 1958 geboren und studierte Physik und Astrophysik an der Universität Bonn. Promoviert hat er am Max-Planck-Institut für Physik und Astrophysik in München. Durch seine Tätigkeit in der experimentellen Teilchenphysik am CERN und Fermilab verschaffte er sich Kenntnisse über unterschiedlichste Rechnerbetriebssysteme. Beruflich war er zunächst im Bereich Hochgeschwindigkeitsnetze (FDDI) engagiert sowie mit der Implementierung von TCP/IP auf IBM-Großrechnern. Seit 1994 ist er Netzwerk- und Systemberater in Köln, mit den Schwerpunkten Unix, Prozessmanagement und ITIL. Neben dieser Beratungstätigkeit ist er aktives Mitglied der GUUG und entwickelt eigene (Public Domain) Software. Homepage: Ihre Kritik, Verbesserungsvorschläge und eventuell Ihre Korrekturen nehmen wir gerne entgegen. Für Lehr- und Ausbildungszwecke stellen wir Ihnen die Abbildungen gerne zur Verfügung.

22 XXVI Vorwort

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