DHCPv6-Präfix- Delegation. Masterarbeit

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1 Bilal Al Bakri DHCPv6-Präfix- Delegation Masterarbeit

2 Al Bakri, Bilal: DHCPv6-Präfix-Delegation, Hamburg, Bachelor + Master Publishing 2015 Originaltitel der Abschlussarbeit: DHCPv6-Präfix-Delegation PDF-eBook-ISBN: Druck/Herstellung: Bachelor + Master Publishing, Hamburg, 2015 Zugl. Hochschule, Hochschulort, Land, Art, Abgabedatum Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Die Informationen in diesem Werk wurden mit Sorgfalt erarbeitet. Dennoch können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden und die Diplomica Verlag GmbH, die Autoren oder Übersetzer übernehmen keine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für evtl. verbliebene fehlerhafte Angaben und deren Folgen. Alle Rechte vorbehalten Bachelor + Master Publishing, Imprint der Diplomica Verlag GmbH Hermannstal 119k, Hamburg Hamburg 2015 Printed in Germany

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis...VII Abbildungsverzeichnis... X Tabellenverzeichnis... XIV Abkürzungsverzeichnis... XV 1 Einleitung Problemstellung Zielsetzung Methodik Aufbau der Arbeit Präfix Delegation Grundlagen Forschungsstand Präfix Delegation Terminologie Präfix Delegation Nachrichten Format Identity Association für Präfix Delegation Präfix Delegation Nachrichtenaustausch Präfix Renumbering Generisches Konzept Präfix Delegation Anwender Anwendungsszenarien Privatkunde - S Privatkunde - M Privatkunde - L Präfix Delegation Anforderungen Testkriterien Testszenarien Testszenarien für Privatkunde - S Testszenarien für Privatkunde - M Testszenarien für Privatkunde - L Realisierung und Testdurchführung Auswahl der Implementierungen VII

4 4.1.1 Linux - Implementierung Fritz!Box - Implementierung OpenWrt - Implementierung Testumgebungen Testphase Testphase Privatkunde S Zusammenfassung Privatkunde S Testergebnisse Testphase Privatkunde M Zusammenfassung Privatkunde M Testergebnisse Testphase Privatkunde L Zusammenfassung Privatkunde L Testergebnisse Bewertung und Evaluierung der Testergebnisse Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis VIII

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6 Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 2.1: Präfix-Delegation-Topologie [RFC3633] : DHCPv6-Nachrichten-Format : IA-PD-Option : IA-PD-Präfix-Option : Präfix-Delegation-Nachrichtenaustausch : Lifetime-Zustände einer IPv6-Adresse : Der Zeitpunkt an dem das neue Präfix zugewiesen soll : Präfix-Delegation-Anwender und Rollen der Komponenten : Anwendungsszenario Privatkunde S Anwendungsszenario Privatkunde M : Anwendungsszenario Privatkunde L : Das Verhalten von Valid und Preferred-Lifetime wenn T1 < Preferred-Lifetime : Einfluss des T1 Parameters : Präfix-Renumbering Fälle : Testszenario S1 für Privatkunde S : Testszenario S2 für Privatkunde S : Testszenario S3 für Privatkunde S : Testszenario M1 für Privatkunde M : Testszenario M2 für Privatkunde M : Testszenario M3 für Privatkunde M : Testszenario L1 für Privatkunde L : Testszenario L2 für Privatkunde L : Flowchart des hierarchischen Konzepts : ISC-DHCPv6-Server Installation : ISC-DHCPv6-Server Konfiguration : Linux Implementierung Testszenario S : WIDE-DHCPv6-Client Installation : WIDE-DHCPv6-Client Konfiguration : Wireshark-Abschnitt Präfix-Delegation-Nachrichtenaustausch : Requesting-Router Subpräfix Zuweisung an das LAN-Interface : Linux Implementierung Testszenario S : Router-Advertisement Installation : Router-Advertisement Konfiguration : Globale IPv6-Adressen am Windows 7-PC : Linux Implementierung Testszenario S : Koexistenz des alten und neuen Präfixes am Windows 7-PC : Fritz!Box Implementierung Testszenario S : Requesting-Router-Funktionalität : Fritz!Box Implementierung Testszenario S X

7 4.17: Globale IPv6-Adressen am Windows 7-PC : Fritz!Box Implementierung Testszenario S : Das neue Präfix am Windows-7-PC : Requesting-Router erhält nur das neue Präfix : OpenWrt-Implementierung Testszenario S : ip6tables (OpenWrt) Installation : WIDE-DHCPv6-Client (OpenWrt) Installation : WIDE-DHCPv6-Client (OpenWrt) Konfiguration : Requesting-Router Präfix Zuweisung an das LAN-Port : OpenWrt-Implementierung Testszenario S : Router-Advertisement (OpenWrt) Installation : Router-Advertisement (OpenWrt) Konfiguration : Globale IPv6-Adressen am Windows-7-PC : OpenWrt Implementierung Testszenario S : Koexistenz des neuen und alten Präfixes am Windows 7-PC : Linux Implementierung Testszenario-M : WIDE-DHCPv6-Client Konfiguration : Requesting-Router Präfixe Zuweisung an LAN1 und LAN2-Interfaces : Linux Implementierung Testszenario M : Router-Advertisement Konfiguration : Globale IPv6 Adressen am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : Globale IPv6 Adresse am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : Linux-Implementierung Testszenario M : Koexistenz des neuen und alten Präfixes am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : Koexistenz des neuen und alten Präfixes am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : OpenWrt Implementierung Testszenario M : ASUS WL-500gP (Default Config.) [Asu14] : VLANs Konfigurationen : LAN-Interfaces Konfigurationen : WIDE-DHCPv6-Client (OpenWrt) Konfiguration : Requesting-Router Präfixe Zuweisung an LAN1 und LAN2-Interfaces : OpenWrt-Implementierung Testszenario M : Router-Advertisement (OpenWrt) Konfiguration : Globale IPv6 Adressen am Windows 7-PC : Globale IPv6 Adressen am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : OpenWrt Implementierung Testszenario M : Koexistenz des neuen und alten Präfixes am Linux-Ubuntu 12.4 LTS-PC : Koexistenz des neuen und alten Präfixes am Windows-7-PC : Testphase Privatkunde L : Requesting-Router 1 Subpräfix Zuweisung an das LAN-Interface : ISC-DHCPv6-Server Konfiguration : ISC-DHCPv6-Server Status : Requesting-Router-1 Fritz!Box-1 Funktionalität XI

8 4.60: Wireshark-Abschnitt Requesting-Router-2 Präfix-Delegation- Nachrichtenaustausch : WIDE-DHCPv6-Client Konfiguration : Requesting-Router-2 Präfix Zuweisung an das LAN-Interface : Requesting-Router-1 Fritz!Box-1 Funktionalität : Requesting-Router-2 Fritz!Box-2 Funktionalität : Requesting-Router-1 Fritz!Box-1 Funktionalität : WIDE-DHCPv6-Client (OpenWrt) Konfiguration : Requesting-Router-2 Präfix Zuweisung an das LAN-Interface : dnsmasq-dhcpv6 Installation XII

9 XIII

10 Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis 3.1: Rollen der Komponenten (Exemplar) : Rollen der Komponenten Privatkunde S : Rollen der Komponenten Privatkunde M : Rollen der Komponenten Privatkunde L : Vorteile und Nachteile der Präfix-Renumbering Fällen : Testkriterien : DHCPv6-Server-Funktionalität : DHCPv6-Client-Funktionalität : Implementierungen Requesting-Router : Implementierungen Sub-Delegating-Router : Testumgebung : Ergebnisse der Privatkunde S-Testphase : Ergebnisse der Privatkunde M-Testphase : Ergebnisse der Privatkunde L-Testphase : Zusammenhang zwischen den Testergebnissen und den Anwendungsszenarien XIV

11 Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis DHCPv6 Dynamic Host Configuration Protocol Version 6 DUID DHCP Unique IDentifier IANA Internet Assigned Numbers Authority IA-PD Identity Association - Prefix Delegation ICMPv6 Internet Control Message Protocol Version 6 IETF Internet Engineering Task Force IPv4 Internet Protocol Version 4 IPv6 Internet Protocol Version 6 ISP Internet Server Provider MAC Media Access Control MTU Maximum Transfer Unit NAT Network Address Translation RA Router-Advertisements RFC Request for Comments SLAAC Stateless Address Autoconfiguration UDP User Datagram Protocol XV

12 Einleitung 1 Einleitung Mit der rasanten Entwicklung der IP-Welt und der Verbreitung der IPv6, müssen die neuen Anforderungen des Kunden in Betracht genommen werden. Deswegen begannen viele Internetanbieter natives IPv6 anzubieten und dem entsprechend auf die klassischen Übergangstechnologien wie z. B. Tunnels, zu verzichten. IPv6 an sich bietet ein einfaches Autokonfigurationsverfahren, unterstützt allerdings nicht die automatische Präfix-Zuweisung. Für die automatische Präfix-Zuweisung wird ein effizientes Verfahren benötigt. Das Verfahren soll die Zuweisung von IPv6-Präfixen von einem ISP bis hin zu den Endgeräten des Kunden automatisieren. DHCPv6 mit der Präfix-Delegation-Option stellt hierzu ein ideales Verfahren zur Verfügung. Mit diesem effizienten Verfahren wird das Leben sowohl der Internetanbieter, als auch die der Internetanwender erleichtert. Der Internetanbieter will einen effizienten automatisierten Prozess, welcher seine Kunden zufriedenstellt. Der Internetanwender möchte wiederrum seine Geräte einfach und komfortabel an das Netz anschießen und sich um keinerlei Konfigurationen kümmern. Darüber hinaus möchte der Kunde seine Geräte permanent Verfügbar und gleichzeitig seine Daten geschützt wissen. Im Rahmen dieser Arbeit werden alle die oben genannten Aspekte im Verbund mit dem DHCPv6-Präfix-Delegation-Verfahren erörtert. 1.1 Problemstellung In der IPv4-Welt ist der Vorrat an IPv4-Adressen fast erschöpft. Aufgrund dessen weisen die meisten ISPs dem Home-Router eines Kunden eine einzelne globale IPv4-Adresse zu. Die internen Geräte, die hinter diesem Home-Router stehen können sich mittels NAT (Network Address Translation) an das Internet verbinden [RFC2663]. In der IPv6-Welt hingegen, gibt es genügend globale IPv6-Adressen, daher wurde auf NAT verzichtet [Klo12]. Da stellt sich nun die Frage wie sollen die internen Geräte deren globalen IPv6-Adressen vom ISP bekommen? Eine Lösung besteht darin, dass der Home-Router ein IPv6-Präfix von dem ISP bekommt. Das IPv6-Präfix kann manuell am Home-Router konfiguriert werden, allerdings hat sich die manuelle Konfiguration aus folgenden Gründen als ineffizient bewiesen: ISPs sollen Millionen von Kunden mit dem IPv6-Internet verbinden und es wäre unmöglich, alle diese Kunden manuell mit Präfixe zu konfigurieren. Es ist auch unpraktisch kleine Netze wie z. B. Home-Netze von qualifizierten Administratoren 1