Einführung. Unterschiede IPv4/IPv6. Migration (Implementation) Quellenverzeichnis 2. Inhalt. Die Geschichte des IP Motivation für IPv6

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2 Inhalt Einführung Die Geschichte des IP Motivation für IPv6 Unterschiede IPv4/IPv6 Allgemein Headers Adressierung Migration (Implementation) Tunneling Dual Stack Translation Quellenverzeichnis 2

3 Einführung: Die Geschichte des IP Mitte 60 er Jahre: Gründung des ARPANET 1969: Erstes Forschungsnetz zwischen vier Universitäten 1974: Erfindung des TCP/IP-Protokolls durch Cerf und Kahn Mitte 70 er Jahre: Integration von TCP/IP in BSD-Unix => schnelle Verbreitung an Universitäten 1983: TCP/IP als einziges Protokoll im ARPANET zugelassen Mitte 80 er Jahre: Der Begriff Internet entsteht für diese Sammlung von Netzen Die IETF beginnt sich mit dem Problem der Einführung einer neuen IP-Version zu beschäftigen, der IP Next Generation (IPnG) 1993: Gründung des IPng Konsortium : Veröffentlichung der ersten Spezifikation von IPv

4 Einführung: Motivation für IPv6 Aufgrund mehrerer schwächen des aktuellen IP Protokolls Bald erschöpfter Adressraum CIDR 1 und VPN 2 schaffen zunächst Abhilfe, stellen langzeitig gesehen aber keine Lösung dar. Aufwendige Konfiguration Die Zuweisung vieler Klasse-C Adressen durch CIDR vergrösserte zusätzlich die Routingtabellen. Keine Möglichkeit zur Authentifizierung von Paketen Keine Verschlüsselung von Daten auf Netzwerkebene Geringe Möglichkeiten für Dienstklassen Type of Service Feld wird zudem praktisch nicht genutzt. sah sich die IETF veranlasst, die Arbeit an einer neuen Version von IP aufzunehmen. Dazu wurde in RFC eine Anfrage nach Vorschlägen für das neue IP veröffentlicht. 1 CIDR: Classless Interdomain Routing 2 VPN: Virtual Private Network 3 IETF: Internet Engineering Task Force 4 RFC: Request for Comments 4

5 Unterschiede IPv4/IPv6: Allgemein Erweiterter Adressraum Erweiterte Adressierungsfunktionen Vereinfachung des Headers Flexibilität bei Optionen Dienstgüte (QoS) Authentizität und Datensicherheit Bandbreitenreservierungen Multicasting Auto-adress-configuration 5

6 Unterschiede IPv4/IPv6: Headers Das IPv6 Headerkonzept Das Headerkonzept ist im Vergleich zu IPv4 neuartig. Das Options-Feld wurde weggelassen, da die meisten Optionen nicht an den Router gerichtet sind. Dieses Feld wurde durch das Konzept von Erweiterungsheadern ersetzt. Diese Auslagerung der Optionen erhöht zudem die Performance bei der Wegwahl. Hauptheader (40 Bytes) 1. Erweiterungsheader (n * 8 Bytes) 2. Erweiterungsheader (m * 8 Bytes).. 6

7 Unterschiede IPv4/IPv6: Headers Vergleich der Header von IPv4 und IPv6: IPv4 Header IPv6 Hauptheader 8 Felder / 40 Bytes 13 Felder / Bytes 7

8 Unterschiede IPv4/IPv6: Headers Erweiterungsheader : (auch Zusatzheader oder Optionale Header genannt) Momentan sind die unten aufgeführten Erweiterungsheader definiert, welche in der angegebenen Reihenfolge nach dem Hauptheader kommen müssen [RFC1460]: Hop- by- Hop Options Header (RFC 2460) Code:0 Destination Options Header (RFC 2460) Code:60 Source Routing Header (RFC 2460) Code:43 Fragmentation Header (RFC 2460) Code:44 Authentication Header (RFC 2402) Code:51 IPv6 Encryption Header (RFC 2406) Code:52 Eine vollständige IPv6-Implementierung liegt nur dann vor, wenn mindestens alle oben aufgeführten Erweiterungsheader implementiert sind. 8

9 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Erweiterter Adressraum: IPv4 (32 Bit Adresse) 4,2 Milliarden Adressen Davon ist aber nur ein Bruchteil genutzt, da zu Beginn der Zuteilung der Netze viele B-Netze vergeben wurden, welche im Durchschnitt jedoch nur zu 4% genutzt werden. Da die Adressen auf Dauer ausgegeben wurden, werden einige Adressen ihr Dasein in der Arbeitslosigkeit verbringen. IPv6 (128 Bit Adresse) 3, Adressen Jedem Erdbewohner stehen 6, Adressen zur Verfügung 667 Billiarden IP-Adressen pro mm 2 Eine Adresse pro Erdmolekül 9

10 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Schreibregeln : acht Word-Gruppen in Hexadezimaler Schreibweise Führende Nullen können mit Doppelpunkt abgekürzt werden Beispiel Localhost (bisher ) 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 => ::1 IPv4 kompatible Adressen haben die Form => ::C206:A17E oder :: IPv6 Adressen werden wie nach CIDR-Manier in Präfix und Netzteil unterteilt Die korrekte Schreibweise lautet IPv6-adress/prefix-lenght 4711:0:0:0:5:0:0:0/32 (Die Präfixtabelle ist in RFC2373 definiert) 10

11 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Aufteilung der Adressen: Vergabe durch zentrale Stelle, die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Weiterleitung zu einer zentralen Registratur (USA: bisher INTERNIC, jetzt ARIN; Europa: RIPE; Asien: AP-NIC) Superprovider Lokaler Provider Endkunde IPv6 Adressen werden nicht endgültig vergeben! Adresshierarchie im Sinne der Verbindungen: TLA (Top Level Aggregation) Superprovider NLA (Next Level Aggregation) Provider SLA (Site Level Aggregation) Organisation Interface: lokaler Adressraum 11

12 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Adresstypen: Bei IPv6 existieren verschiedene Arten von Adressen, welche sich durch ihren Präfix unterscheiden: Unicast: (one-to-one) Adressierung eines einzelnen Interface Anycast: (one-to-nearest) Ansprache mehrerer Interfaces, wobei der nächstgelegene das Packet erhält Multicast: (one-to-many) Definiert wird eine Gruppe, in der alle Mitglieder das Packet erhalten (ersetzt Broadcast) 12

13 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Unicast Adresstypen: (one-to-one) Geographisch basierte Unicast Adresse Link Local Adressen (Hilfsadresse für Autokonfiguration) Site Local Adressen (Nicht in öffentliche Netze übertragbar) 13

14 Unterschiede IPv4/IPv6: Adressierung Anycast Adresstypen: (one-to-nearest) Neu definiert mit IPv6 mehrere Rechner werden zu einer Gruppe zusammengefasst Dient z.b. der Lastverteilung, indem der Rechner, der am wenigsten belastet ist, das Paket behandelt Multicast Adresstypen: (one-to-many) Ersetzt IGMP (Internet Group Management Protokoll) 14

15 Migration: Allgemein Migration von IPv4 nach IPv6 Langfristiger Prozess Übergangslösungen Noch kein ultimatives Migrationsverfahren IETF hat eine eigene Gruppe namens NgTrans gebildet, welche sich nur um die Migration kümmert Migrationsstrategien Tunneling (IPv6 Pakete in IPv4 eingepackt) Dual Stack (IPv4 und IPv6 Stack) Übersetzung der Header (Protokolltranslation) 15

16 Migration: Tunneling Grundkonzept Tunneling: IPv6 Pakete werden in IPv4 Pakete eingepackt, um über die IPv4 Infrastruktur geroutet zu werden. Um mit IPv6 Erfahrung zu sammeln, hat die IETF ein IPv6 Netzwerk eingerichtet das sogenannte 6Bone das über fest konfigurierte Tunnels erreicht werden kann. 16

17 Migration: Tunneling Konfiguriertes Tunneling Tunnelendpunkte werden manuell konfiguriert Die Routingtabelle gibt vor, welche IPv6 Pakete über welchen Tunnel geroutet werden Automatisches Tunneling Die IPv6 Knoten benötigen IPv4 kompatible Adressen (vom Typ ::w.x.y.z) Aus diesen werden automatisch IPv4 Adressen für die Tunnelendpunkte generiert und Pakete über die IPv4 Infrastruktur gesendet Konfiguriertes Tunneling Automatisches Tunneling 17

18 Migration: Dual Stack Grundkonzept Dual Stack: IPv4 Hosts und Router werden nach und nach durch IPv6 ergänzt 18

19 Migration: Dual Stack AIIH: Assignment of IPv4 Global Addresses to IPv6 Hosts Hosts benötigen IPv4 und IPv6 Stack a) Client: Dual-Stack Host Server: IPv4-only Host Dual-Stack Host verlangt für die Dauer der Kommunikation eine temporäre IPv4 Adresse beim AIIH- Server (Kooperation von DNS und DHCPv6) b) Client: IPv4-only Host Server: Dual-Stack Host DNS Anfrage / DNS verlangt bei DHCPv6 eine temporäre IPv4 Adresse für Dual-Stack Host welcher mit dieser rekonfiguriert wird. Dual Stack Host AIIH-Server IPv4-only Host 19

20 Migration: Translation Übersetzung der Header: (Translation) Zu einem späteren Zeitpunkt möchte man die IPv4- Unterstützung auf den Systemen entfernen und die verbliebenen v4-rechner mit einer Umwandlung von v6- Paketen in den Routern unterstützen. Dazu soll das Translationsverfahren benutzt werden. 20

21 Migration: Translation SIIT (Stateless IP/ICMP Translator) Kommunikation zwischen IPv4-only und IPv6-only Ein Translator übersetzt IP und ICMP Meldungen, die Erweiterungsheader werden nicht, oder nur bedingt übersetzt IPv6-Seite erhält eine IPv4 Adresse aus dem Adresspool des Translaters IPv4-Seite wird von IPv6 Host durch IPv4-mapped Adresse angesprochen ::FFFF:a.b.c.d Der Translator kann anhand dieser IP-Adresse feststellen, ob das Paket übersetzt werden soll (deshalb wird auch nicht das IPv4 kompatible Format ::a.b.c.d für SIIT verwendet, da diese bereits für das automatische Tunneling reserviert ist) Es gibt zwei weitere Verfahren neben SIIT, funktionieren jedoch vom Prinzip her ähnlich wie SIIT (externer Protokollübersetzer) Dies sind: NAT-PT und Socked Based IPv4/IPv6 Gateway 21

22 Migration: Translation Bump in the Stack Dual Stack Verfahren, das verhindert, dass die Applikationen auf IPv6 angepasst werden müssen Es werden Übersetzungsmodule zwischen IP-Layer und den Netzwerk-Kartentreibern installiert, welche die gleiche Übersetzungsfunktionalität beinhalten wie das SIIT Besteht eine reine IPv4 Kommunikation, so erfolgt die Kommunikation wie bisher 22

23 Migration Wahrscheinlicher Migrationsverlauf: Sobald Router um IPv6-Stack ergänzt sind, können IPv6-in-IPv4 Tunnel wieder entfernt werden IPv6 wird sich neben IPv4 im Internet etablieren IPv4 wird noch viele Jahre im Internet geroutet werden IPv4-in-IPv6 Tunnel, um später IPv4 Inseln über IPv6-Topologien zu verbinden 23

24 Quellenverzeichnis: Bücher IPv6 Networks; Autoren: Marcus Goncalves und Kitty Niles; Verlag: MC Graw Hill; Erscheinungsjahr: 1998; ISBN: IPv6 second edition; Autor: Christian Huitema; Verlag: Prentice Hall PTR; Erscheinungsjahr: 1998; ISBN: IPnG Internet Protokol Next Generation Autoren: Scott O.Bradner, Allison Mankin; Verlag: Addison Wesley IpnG Series; Erscheinungsjahr: 1996; ISBN: IPnG Das Internet Protokoll der nächsten Generation; Autor: Rumen Stainov; Verlag: Datacom; Erscheinungsjahr: 1997; ISBN: IPv6 das neue Internet Protokoll; Autor: Hans Peter Dittler; Verlag: dpunkt.verlag ; Erscheinungsjahr: 1998; ISBN UNIX Network Programming second Edition; Autor: W. Richard Stevens; Verlag: Prentice Hall PTR; Erscheinungsjahr: 1998; ISBN X LINUX Intern; Autoren: Sylvester, Weber, Wielsch; Verlag: Data Becker; Erscheinungsjahr: 1998; ISBN Programmieren in C zweite Ausgabe; Autoren: Kernighan, Ritchie; Verlag: Hanser; Erscheinungsjahr: 1990; ISBN

25 Quellenverzeichnis: Wichtige RFC rfc IP Version 6 Addressing Architecture rfc Transition Mechanisms for IPv6 Hosts and Routers rfc Routing Aspects Of IPv6 Transition rfc Advanced Sockets API for IPv6 rfc2401- Security Architecture for the Internet Protocol rfc IP Authentication Header rfc IPv6 Spezifikation.txt rfc Neighbor Discovery for IP Version 6 rfc IPv6 Stateless Address Autoconfiguration rfc ICMPv6 rfc2546-6bone Routing Practice rfc Basic Socket Interface Extensions for IPv6 25

26 Quellenverzeichnis: Internetseiten Offizielle Homepage zu IPv6: IPv6 Forum: Testumgebung 6bone: Microsoft IPv6 Implementationen: Anleitung zum Einrichten eines IPv6 Testnetzes: Stand der Technik: 26