Abschlussvortrag zur Bachelorarbeit Untersuchung über den Einsatz von IPv6 am Beispiel eines IPv4/IPv6-Dual-Stack-Servers

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1 Abschlussvortrag zur Bachelorarbeit Untersuchung über den Einsatz von IPv6 am Beispiel eines IPv4/IPv6-Dual-Stack-Servers Leonid Tomachpolski Fachgebiet Distributed Virtual Reality (DVR) Lehrgebiet Rechnernetze Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005

2 Übersicht Dual-Stack-Technik Grundlagen der Dual-Stack-Technik Anpassungen in den höheren Schichten Das Socket-API Domain Name System Neue Resource Records Konfiguration des Dual-Stacks unter Solaris Solaris 9 als Dual-Stack-Server Apache 2 Apache als Dual-Stack-Webserver Message Transfer Agent Sendmail Konfiguration von MTA für Dual-Stack-Einsatz File Transfer Protocol Erweiterungen von FTP für IPv6 Secure Shell IPv6-Unterstützung Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 2

3 Grundlagen der Dual-Stack-Technik Hosts oder Router, die sowohl einen IPv4 als auch einen IPv6-Protokollstack besitzen Dual-Stacks können unter Benutzung des jeweiligen Protokollstacks mit einem IPv4- oder einem IPv6-Knoten kommunizieren Verfügen über mindestens je eine IPv4- und IPv6-Adresse mit den entsprechenden Resource-Records in der DNS-Datenbank Application Layer Transport Layer (TCP/UDP) IPv4 IPv6 Data Link Layer Physical Layer Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 3

4 Motivation In der Übergangsphase müssen existierenden IPv4-Applikationen und die neuen IPv6-Applikationen miteinander kommunizieren können In größeren Netzwerken kann die Umstellung auf IPv6 nur über einen längeren Zeitraum erfolgen: zahlreiche Applikationen müssen auf IPv6 portiert bzw. durch IPv6-fähige Applikationen ersetzt werden gründliche Tests erforderlich Verschiedene Kombinationen aus den Übergangsmechanismen Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 4

5 Vor- und Nachteile der Dual-Stack-Technik Vorteile Unabhängiges miteinander der beiden Protokolle in einem Netzwerk Zugriff auf IPv4- und IPv6-Applikationen Keine Beeinflussung der bestehenden IPv4-Infrastruktur durch Hinzufügen des IPv6-Stacks Nach der Übergangsphase kann der IPv4-Stack deaktiviert werden Nachteile Hoher Konfigurations- und Verwaltungsaufwand auf den Hosts und Routern Firewalls und Proxies müssen für beide Protokolle konfiguriert sein steigende Komplexität erhöhter Ressourcenverbrauch (CPU, Speicher) Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 5

6 Domain Name System Forward Lookup AAAA-Records können 128-Bit-Adressen aufnehmen seit RFC 3596 gegenwärtiger Standard Beispiel: $ORIGIN rvs.uni-hannover.de. www6 IN AAAA 2001:638:606:1:203:baff:fe27:667 A6-Records seit RFC 3596 Status experimental sollten aus Kompatibilitätsgründen unterstützt werden Beispiel: $ORIGIN rvs.uni-hannover.de. www6 IN A :638:606:1:203:baff:fe27:667 Namensräume ip6.int und ip6.arpa dienen der Rückwärtsabbildung von IPv6-Adressen ip6.arpa ist gegenwärtiger Standard ip6.int sollte aus Kompatibilitätsgründen weiterhin unterstützt werden Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 6

7 Domain Name System Reverse Lookup PTR-Records:Nibble-Format jede Hexadezimalziffer einer IPv6-Adresse wird in umgekehrter Reihenfolge, jeweils durch einen Punkt voneinander getrennt angegeben kompakte Darstellung der IPv6-Adresse ist nicht zulässig Beispiel: e.f.f.f.a.b ip6.arpa IN PTR www6.rvs.uni-hannover.de e.f.f.f.a.b ip6.int IN PTR www6.rvs.uni-hannover.de PTR-Records: Bitstring-Format mit RFC 3363 Status experimental aus Kompatibilitätsgründen sollten weiterhin unterstützt werden Beispiel: \[x bafffe270667/128].ip6.arpa. IN PTR www6.rvs.uni-hannover.de Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 7

8 Anpassung der IPv4-Applikationen an IPv6 Application Programming Interface (API) Das API definiert eine Schnittstelle zwischen Anwendungen und der Protokollsoftware mit einer Reihe von Funktionsaufrufen und Datenstrukturen Die Kommunikation zwischen Anwendung und Transportschicht findet über Sockets statt Application Layer Sockets Transport Layer IPv4 IPv6 Data Link Layer Physical Layer Applikationen, die direkt mit IP-Adressen arbeiten, müssen an IPv6 angepasst werden Erweiterung von API um neue Funktionsaufrufe und Anpassung der Datenstrukturen und Funktionen zur Adressierung keine Anpassungen des Programmablaufs notwendig Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 8

9 Interoperabilität zwischen IPv4- und IPv6-Hosts Verbindungsmatrix für Hosts mit TCP/IP-Stack für IPv4 und IPv6 fast alle in der Praxis relevanten Kombinationen können miteinander kommunizieren Nur in einer relevanten Kombination findet Kommunikation über IPv6 statt Quelle: Vorlesung Rechnernetze II SS2004 [J. Wiebelitz, C. Grimm] Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 9

10 Interoperabilität von IPv4 und IPv6 Datenfluss in einem Dual-Stack-Server Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 10

11 Dual-Stack-Server Verarbeitung der IP-Pakete im Dual-Stack-Server Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 11

12 Solaris 9 als Dual-Stack-Server Konfiguration der Netzwerkschnittstelle für IPv6 Manuelle, statische Konfiguration erfolgt beim Anlegen der Datei /etc/hostname6.<interface> in der Datei /etc/hostname6.<interface> ist eine IPv6-Adresse oder ein lokal auflösbarer Hostname einzutragen Stateless Autoconfiguration setzt konfigurierte Router voraus, die die Netzpräfixe verteilen leere Datei /etc/hostname6.<interface> anlegen Lokale Namensauflösung die Konfigurationsdatei /etc/inet/ipnodes dient der lokalen Namensauflösung kann im Gegensatz zu /etc/hosts IPv6-Adressen aufnehmen Beispiel /etc/inet/ipnodes : ::1 localhost localhost Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 12

13 Solaris 9 als Dual-Stack-Server (2) Konfiguration des Resolvers der Resolver unterstützt einige Erweiterungen, um verschiedene Arten von Namensdiensten in unterschiedlicher Reihenfolge befragen zu können Konfigurationsdatei /etc/nsswitch.conf in der Datei wird die Reihenfolge der zu befragenden Dienste festgelegt um /etc/inet/ipnodes und DNS befragen zu können, ist folgender Eintrag erforderlich: ipnodes: files dns Resolver-Konfigurationsdatei /etc/resolv.conf enthält Direktiven zu Steuerung des Resolvers z.b. können bis zu drei Nameserver angegeben werden, die der Reihe nach befragt werden, falls einer ausfällt Beispiel /etc/resolv.conf : search rvs.uni-hannover.de nameserver 2001:638:606:1:202:e3ff:fe1d:b750 nameserver 2001:638:606:1:a00:20ff:fe21:5b92 Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 13

14 Webserver Apache 2 Apache 1.3.x keine IPv6-Unterstützung durch Installation von Patches nachträgliche IPv6-Unterstützung möglich davon wird mittlerweile abgeraten Apache 2.0 verfügt über standardmäßige IPv6-Unterstützung Das primäre Ziel der Konfiguration: Aufbau eines Dual-Stack-Webservers drei verschiedene Webseiten sollen über zwei Domainnamen erreichbar sein Einträge in der DNS-Datenbank: $ORIGIN 6lab.uni-hannover.de. www6 IN AAAA 2001:638:606:1:203:baff:fe27:667 www6 IN A :638:606:1:203:baff:fe27:667 $ORIGIN rvs.uni-hannover.de. www6 IN AAAA 2001:638:606:1:203:baff:fe27:667 www6 IN A :638:606:1:203:baff:fe27:667 www6 IN A Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 14

15 Apache 2 als Dual-Stack-Webserver Kombination aus namensbasierten und IP-basierten virtuellen Hosts Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 15

16 Ausschnitt der Konfiguration Listen [2001:638:606:1:203:baff:fe27:667]:80 Listen :80 User nobody Group nobody User nobody1 Group nobody1 NameVirtualHost *:80 <VirtualHost *:80> DocumentRoot /www/ipv6_rvs ServerName www6.rvs.uni-hannover.de ErrorLog logs/dualstack_v6_rvs-error_log CustomLog logs/dualstack_v6_rvs-access_log common </VirtualHost> <VirtualHost :80> ServerName www6.rvs.uni-hannover.de DocumentRoot /www/ipv4_rvs ErrorLog logs/dualstack_v4_rvs-error_log CustomLog logs/dualstack_v4_rvs-access_log common </VirtualHost> <VirtualHost *:80> DocumentRoot /www/ipv6_lab ServerName www6.6lab.uni-hannover.de ErrorLog logs/dualstack_v6_lab-error_log CustomLog logs/dualstack_v6_lab-access_log common </VirtualHost> Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 16

17 Message Transfer Agent Sendmail Einsatz von Sendmail als Dual-Stack-Mailserver Kompilierung von Sendmail mit IPv6-Unterstützung setzen der Compiler-Option -DNETINET6 in der site.config.m4 Beispiel der Compiler-Option aus site.config.m4 : define(`confenvdef', `-DSOLARIS= DNETINET6') Überprüfung der Compiliervorganges: #sendmail -bt -d0.1 Ausgabe: Compiled with: DNSMAP LOG MAP_REGEX MATCHGECOS MILTER MIME7TO8 MIME8TO7 NAMED_BIND NDBM NETINET NETINET6 NETUNIX NEWDB NIS NISPLUS PIPELINING SASLv2 SCANF STARTTLS USERDB XDEBUG Um auf eingehende Verbindugen auf IPv4- und IPv6 zu lauschen, werden folgende Zeilen in der Hauptkonfigurationsdatei sendmail.mc hinzugefügt: DAEMON_OPTIONS(`Name=MTA-v4, Family=inet') DAEMON_OPTIONS(`Name=MTA-v6, Family=inet6') Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 17

18 Erweiterungen von FTP für IPv6 FTP-Allgemein FTP setzt auf TCP auf und nutzt zwei getrennte Verbindungen zwischen Client und Server: Kontroll- und Datenverbindung FTP-Modi: aktiver und passiver Modus aktiv: Server baut eine Datenverbindung zum Client auf passiv: Client baut eine Datenverbindung zum Server auf Die Kommandos PORT und PASV beinhalten Adressinformationen, die für den Einsatz von IPv6 angepasst werden müssen keine Änderungen des Ablaufs der Verbindungen Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 18

19 Erweiterungen von FTP für IPv6 EPRT-Kommando ersetzt das PORT-Kommando Syntax: EPRT<space><d><net-prt><d><net-addr><d><tcp-port><d> EPSV-Kommando ersetzt das PASV-Kommando Syntax: EPSV<space><d><net-prt><d><net-addr><d><tcp-port><d> AF-Nummer Adressformat Beispiel 1 Dotted Decimal Notation IPv6-String 2001:638:606:1:203:baff:fe27:667 Beispiele: EPRT EPSV :638:606:1:203:baff:fe27: Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 19

20 Secure Shell (SSH) Secure Shell serverweite Konfiguration des SSH-Servers in /etc/ssh/sshd_config per Voreinstellung wird der festgelegte Port an alle aktiven IPv4-Netzwerkinterfaces gebunden ListenAdress um den Port an alle aktiven IPv4- und IPv6-Netzwerkinterfaces zu binden, ist die obige Anweisung duch folgende zu ersetzen ListenAdress :: die AddressFamiliy-Anweisung für IPv4 und IPv6 wird beibehalten AddressFamily any ssh-kommando führt einen Client mit der folgenden Syntax aus ssh [option] durch Übergabe von Flags kann die Verwendung von IPv4 oder IPv6 erzwungen werden Beispiele: ssh -4 host.domain.de ssh -6 host6.domain.de ssh 2001:638:606:1:203:baff:fe27:667 ssh Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 20

21 Secure Shell Sicherer Dateitransfer mit scp und sftp secure copy (scp) kann verwendet werden, um Daten über SSH-gesicherten Kanal zu übertragen Syntax scp quelldatei [...] zieldatei Beispiel: scp test.txt Anmerkung: Bei Verwendung von IPv6-Adressen zur Adressierung von Hosts müssen diese in die eckige Klammern gesetzt werden sftp (secure File Transfer Program) ist ein interaktives Datei-Transfer-Programm es können mehrere Kommandos in einer einzigen Sitzung aufgerufen werden Syntax sftp Beispiele: sftp sftp Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 21

22 Fazit und Ausblick In den Produktivumgebungen wird es nach einer gründlichen Testphase einen langsamen Übergang zu IPv6 geben Die Untersuchung unterschiedlicher Internetdienste im Hinblick auf die Dual-Stack-Fähigkeit hat gezeigt, dass der parallele Einsatz von IPv4 und IPv6 bereits mit verfügbaren Implementierungen realisierbar ist Weitere Erfahrungen und der breitere Einsatz von IPv6 mit einer Vielzahl von Knoten werden zeigen, ob es möglicherweise Änderungen an Standards oder Implementierungen notwendig sind Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 22

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Leonid Tomachpolski 26. Mai 2005 Folie 23

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