Kolloquiumsvortrag. IPv6

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1 Kolloquiumsvortrag IPv6 Jan Wiebelitz / Christian Grimm Fachgebiet Distributed Virtual Reality (DVR)

2 Darum gehts Protokoll der Vermittlungssschicht Anwendung Application Application Betriebssystem TCP / UDP IP IP TCP / UDP IP Hardware Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Host Router Switch Host zwischen Transport- (TCP, UDP) und Verbindungsschicht (Ethernet, ) beinhaltet u. a. Adressen von Netzwerkknoten im Betriebssystem implementiert z. Zt. IP Version 4 Übergang zu IP Version 6 J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 2

3 Übersicht IP Version 6 Warum braucht die Welt noch ein neues Protokoll? Gute Gründe ein altes Protokoll abzulösen Was ist IPv6? Adressen, Header und vieles mehr Wie geht s weiter? Die Entwicklung ist nicht abgeschlossen Wie funktioniert s im Detail? Applikationen für IPv4 und IPv6 J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 3

5 Zuwachs an Hosts im Internet 240,000,000 CIDR, RFC1519, September 1993 NAT, RFC 1631, Mai 1994 Quelle: J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 5

6 Zuwachs an Nutzern im Internet Nutzer (in Millionen) USA Asia-Pacific W. Europe Worldwide Quelle: Computer Industrie Almanac Inc., Mai 2002 J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 6

7 Vergrößerung der Routingtabellen CIDR, RFC1519, September 1993 NAT, RFC 1631, Mai 1994 Thu Dec 4 03:31: (Australian Eastern Time) J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 7

8 NAT NAT bricht das Ende-zu-Ende-Paradigma von IP behindert die Entwicklung neuer Applikationen NAT verhindert die Erreichbarkeit von Hosts zukünftig wird es mehr Geräte geben, die zugleich Client und Server sind (z.b. Mobiltelefone) zukünftige Anwendungen werden stärker auf Peer-to-Peer-Technologie aufsetzen J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 8

10 IPv6 Timeline IETF IPnG Started 1st Specification 6bone 6TAP IPv6 Forum Founded Cisco IPv6 Support 12.2(t) 6WIN DFN Uni Hannover Connected to the 6WIN DFN-Project JOIN RIRs Assigned IPv6 Spaces Provider based IPv6 Spaces J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 10

11 Zuwachs an Hosts im Internet J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 11 Quelle: CIDR, RFC1519, September 1993 NAT, RFC 1631, Mai 1994 IPv6, RFC 1883, Dezember 1995

12 Adressen Vergleich von IPv4 und IPv6 IPv4: 32 Bit Adressen mögliche Adressen d.h. 0, IPv4-Adressen / m 2 Erdoberfläche IPv6: 128 Bit Adressen mögliche Adressen mit IPv6 wird der Adressraum von IPv4 96x verdoppelt d.h IPv6-Adressen / m 2 Erdoberfläche Beispiel auf das erste Feld eines Schachbretts wird ein Reiskorn gelegt usw. die Summe ergibt Reiskörner, was 461 Mrd. t Reis entspricht (0,025 g/korn) (Anmerkung: die Reisernte des Jahres 2000 betrug weltweit ca. 431 Mio. t)* jedem dieser Reiskörner steht in IPv6 ein Adressraum von 2 64 Adressen zu * (lt. Wikipedia.de) J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 12

13 Adressen Reichweiten von Adressen RFC3515 IP Version 6 Addressing Architecture vom April 2003 Link-Local scope FE80::/10 Site-Local scope FEC0::/10 Global scope Link-Local Site-Local Link-Local Link-Local Site-Local Global-Scope J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 13

14 Adressen Reichweiten von Adressen Draft Deprecating Site Local Address Link-Local scope FE80::/10 Global scope Link-Local Site-Local Link-Local Link-Local Global-Scope J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 14

15 Adressen Adressierungsarten Unicast Adresse Identifier für ein einzelnes Interface (1:1) Anycast Adresse Identifier für eine Gruppe von Interfaces Paket wird an ein Interface gesandt nur für Router Host-Routen notwendig Multicast Adresse Identifier für eine Gruppe von Interfaces Paket wird an alle Interfaces übertragen. (1:n) kein Broadcast Broadcast wird durch von Multicast ersetzt. J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 15

16 Adressen Zusammenfassung der verschiedenen IPV6-Adressen IPv6 Adressen Multicast Unicast Anycast Assigned Solicited Node Unspecified Loopback Link-Local Aggregatable Global Site-Local IPv4 Compatible Link-Local Aggregatable Global Site-Local J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 16

17 Adressen Darstellung von IPv6-Adressen bevorzugte Darstellung acht 16-bit-Teile hexadezimal dargestellt durch Doppelpunkt voneinander getrennt führende Nullen in einem Feld können weggelassen werden, anhängende nicht Beispiel: 1234:5678:9ABC:DEF0:1234:5678:9ABC:DEF0 1080:0:0:0:8:800:200C:417A vereinfachte Darstellung 16-bit-Gruppen von Nullen können einmal zusammengefasst werden führende Nullen einer 16-bit-Gruppe können weggelassen werden, anhängende nicht Beispiel: 1080::8:800:200C:417A J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 17

18 Adressen Darstellung von IPv6 Adressen Gemischte Darstellung in gemischter IPv4/IPv6-Umgebung IPv4-compatible IPv6 address fürtunnel durch IPv4-Netze IPv4-mapped IPv6 address präsentiert IPv4-Adressen als IPv6-Adressen Beispiel: 0000:0000:0000:0000:0000:0000: (IPv4 compatible IPv6 address) 0000:0000:0000:0000:0000:FFFF: (IPv4 mapped IPv6 address) Nibble-Format für Rückwärtsauflösung im DNS jeweils 4 Bit werden durch eine Punkt (.) voneinander getrennt hexadezimale Schreibweise Adresse wird rückwärts geschrieben, Domäne wir angehängt Beispiel: 7.F E.F.F.F.A.D ip6.int J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 18

19 Stateless Autoconfiguration Schritte zur eigenen Adresse (link-local scope) Host generiert provisorische link-local address fe02::<interface ID> Host sendet neighbor discovery message (duplicate address detection) Source: unspecified address (::) Destination: solicitation-node address (ff02:0:0:0:0:1:ffxx:xxxx) Frage nach der provisorischen link-local adress Antwortet ein Knoten mit einer neighbor advertisement message, so ist diese Adresse schon vergeben und die Autokonfiguration stoppt. Manuelle Konfiguration ist notwendig Erhält der Host keine Antwort, so wird die provisorische link-local address dem Interface zugewiesen J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 19

20 Stateless Autoconfiguration Interface ID nach IEEE-Guidelines im sog. modifizierten EUI-64 Format universal/local Bit wird Von 0 nach 1 invertiert 48 Bit MAC-Adresse cccc ccug cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx FF FE cccc ccug cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 64 Bit Interface ID Gilt für alle Unicast Adressen Interface ID einer Netzwerkkarte basiert auf deren MAC-Adresse zwischen company ID (c) und extension ID (x) wird FF FE eingefügt das universal/local Bit im Company-Anteil wird auf 1 gesetzt Ausnahme: alle Adressen die mit beginnen J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 20

21 Stateless Autoconfiguration Schritte zur eigenen Adresse (link-local scope) Duplicate Address Detection Link-Local Adress FE80::<Interface ID> Zum Internet J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 21

22 Stateless Autoconfiguration Schritte zur eigenen Adresse (global unicast scope) Host sendet router solicitation message an "all-routers" Multicast Gruppe (FF02:0:0:0:0:0:0:0:2) Router antwortet mit router advertisement message managed address flag other stateful configuration Prefix Prefix lifetime Host stellt sich aus Präfix und der Interface ID die IPv6-Adresse zusammen J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 22

23 Stateless Autoconfiguration Schritte zur eigenen Adresse (global unicast scope) Router Solicitation Zum Internet J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 23

24 Stateless Autoconfiguration Schritte zur eigenen Adresse (global unicast scope) Router Advertisement Global Unicast Adresse <präfix>:<interface-id> Zum Internet J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 24

25 Adressen Global Unicast Adressen 128 Bit n Bit 64 - n Bit 64 Bit global routing prefix network prefix subnet ID interface ID Global Routing Prefix identifiziert eine Site Beispiel: 2001:0638::/32 ist dem DFN zugewiesen Subnet ID identifiziert ein Subnetz innerhalb einer Site Beispiel: 2001:0638:0606::/48 ist der Uni Hannover vom DFN zugewiesen Interface ID im modifizierten EUI-64 Format J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 25

26 Adressen Multicast Adressen 128 Bit 8 Bit 4 Bit 4 Bit 112 Bit prefix flags scope group ID Prefix ist immer Flags die drei höherwertigen Flags sind reserviert und müssen 0 sein, das vierte Flag gibt an, ob die Multicast Adresse permanent (also von der IANA zugewiesen) ist (0) oder nichtpermanent (1) ist Scope: Reichweite der Multicast-Adresse interface-local scope link-local und site-local scope admin-local scope organizational-local scope global scope J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 26

27 Adressen Anycast Adressen 128 Bit n Bit n Bit subnet prefix interface ID haben keinen syntaktische Unterschied zu Unicast-Adressen sind mehr als einem Interface zugeordnet dürfen nicht Source-Adressen sein dürfen nur Routern zugewiesen werden, Hosts nicht werden zum nächstgelegenen Interface mit der Anycast-Adresse geroutet Auswahl des nächstgelegenen Interface anhand Distanzen aus Routing Protokollen durch Host-Route Einträge auf den Routern J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 27

28 Header Vergleich von IPv4- und IPv6-Header IPv4-Header IPv6-Header min. 20 Byte Ver. Hdr Type of Len Service Total Length Identification Flg Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options Padding Ver. Traffic Class Payload Length Flow Label Next Header Source Address Hop Limit genau 40 Byte Feld entfällt in IPv6 Feld in IPv4 und IPv6 enthalten Name und Position in IPv6 verändert Destination Address neues Feld in IPv6 J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 28

29 Header Extension Header IPv4-Option-Feld fällt weg Ver. Traffic Class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit Extension Header Hop-by-Hop Header Destination Option Header Routing Header Source Address genau 40 Byte Fragment Header Destination Address Authentication Header Encapsulating Security Payload Header Next Header Extension Header #1 var. Reihenfolge wichtig Next Header Extension Header #2 var. Payload (TCP, UDP Paket) var. J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 29

30 DNS (proposed standard) I Neuer Address Record: AAAA-Record Beispiel $ORIGIN rvs.uni-hannover.de dns1 IN AAAA 2001:638:606:1:202:e3ff:fe1d:b750 Neue Domäne: ip6.int IPv6 Adressen werden im "Nibble"-Format dargestellt Beispiel b.d.1.e.f.f.f.3.e ip6.int IN PTR dns1.rvs.uni-hannover.de J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 30

31 DNS (proposed standard) II Neue Konzepte kommen zum Einsatz Adresse wird in mehreren Teilen aufgelöst DNAME-Resource-Record Aufbau von Chains innerhalb des DNS-Systems ähnlich dem CNAME-Resource-Record für IPv4 und IPv6 Beispiel $ORIGIN new-style.in-addr.arpa DNAME in-addr.example.net. $ORIGIN in-addr.example.net 188 DNAME in-addr.customer.example. $ORIGIN in-addr.customer.example. 1 PTR 2 PTR mail.customer.example. J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 31

32 DNS (experimental) I A6-Resource-Records konkurrierend zu den AAAA-Records haben jedoch z.zt. den Status experimental für die Vorwärtsauflösung nur einen Teil der IPv6-Adresse auflösen Verweis auf einen symbolischen Namen für den Rest Beispiel 1 $ORIGIN rvs.uni-hannover.de dns1 IN A :638:606:1:202:e3ff:fe1d:b750 Beispiel 2 $ORIGIN uni-hannover.de. IN A :638:606:: $ORIGIN rvs.uni-hannover.de. IN A6 48 0:0:0:1 rvs.uni-hannover.de. dns1 IN A6 64 ::202:e3ff:fe1d:b750 rvs.uni-hannover.de. dns2 IN A6 64 ::a00:20ff:fe21:5b92 rvs.uni-hannover.de. J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 32

33 DNS (experimental) II Neue Domäne ip6.arpa konkurrierend zur Domäne ip6.int die den Status experimental hat Neues Darstellungsformat für die Rückwärtsauflösung bitstring label für die neue Domäne ip6.arpa teilweise Auflösung von IP-Adressen ist möglich Beispiel 1 \[x e3fffe1db750/128].ip6.arpa IN PTR dns1.rvs.uni-hannover.de Beispiel 2 mit DNAME \[x /48].ip6.arpa. \[x0001/16].uni-hannover.de. \[x0202e3fffe1db750/64].rvs.uni-hannover.de. IN PTR uni-hannover.de IN DNAME rvs.uni-hannover.de IN DNAME dns1.rvs.uni-hannover.de J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 33

34 Renumbering Renumbering hilfreich z.b. beim Wechsel des ISP s strict aggregation : ein Präfix nicht weitergegeben darf IPv6 Präfix ändern stateless autoconfiguration der Knoten ist notwendig Zeitparameter im router advertisement werden genutzt Lebenszeit des alten Präfixes wird reduziert Neuer Präfix wird verkündet während der Übergangszeit haben die Knoten zwei Unicast Adressen DNS Einträge ändern durch DNAME-Resource-Records kann der Präfix ganzer Netze schnell und einfach geändert werden J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 34

35 Routing Wachstum der Routingtabellen kontrollierbar durch Clusterbildung strict aggregation renumbering IPv6 Routing Modifikation von Unicast-Routing(OSPF, RIP, BGP) Modifikation Multicast-Routing Protokollen (PIM, DVMRP, MOSPF) longest prefix match wie bei IPv4 CIDR Routing-Header um Pakete mit Hilfe von Anycast-Adressen durch bestimmte Regionen zu leiten Auswahl von Internet Service Providern Policy-Aspekte Leistungsaspekte J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 35

36 6bone - Backbone J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 36

37 6bone Site connectivity J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 37

38 Anschluss an den 6bone Übersichtsbild J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 38

39 6WIN des DFN J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 39

40 Anschluss des RRZN an den 6bone IPv4 DNS Tunnelendpunkt Tunnelendpunkt IPv6 Uni Paderborn IPv6 DNS JOIN - Uni Münster 6bone DNS Tunnelendpunkt Tunnelendpunkt IPv6 IPv6 Uni Hannover TU Clausthal DNS Tunnelendpunkt Tunnelendpunkt DFN Hamburg DNS J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 40

42 Was geht s weiter? Adressierung Site-local scope fällt wohl demnächst weg DNS Dynamic DNS mit stateless autoconfiguration Dynamic DNS mit DHCPv6 DHCPv6 Time Configuration Options NIS Configuration Options Prefix Options IPv6 Mobility Insgesamt erst Draft-Status J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 42

44 Client/Server-Applikationen in IPv4 und IPv6 Verbindungsmatrix für Hosts mit TCP/IP-Stack für IPv4 und IPv6 Frage: welche Kombinationen von Host unter IPv4 und IPv6 können miteinander kommunizieren? Ziel: alle! Server IPv4 IPv6 Client IPv4 IPv6???? klassische Client/Server-Applikationen sind für IPv4 programmiert die Erfahrung zeigt: Hosts können über IPv4 miteinander kommunizieren der Kombination IPv4-Client auf IPv4-Server ist also erledigt J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 44

45 Anpassung einer IPv4-Applikation an IPv6 Applikationen nutzen im Allgemeinen die Socket-Schnittstelle Sockets sind Schnittstelle (API) zum Transport Layer (TCP / UDP) IP befindet sich erst im Network Layer, d. h. unterhalb des Transport Layer Folgerung: die Version von IP bleibt der Applikation beinah verborgen Application Application Sockets Sockets TCP / UDP TCP / UDP IP IP IP IP Data Link Data Link Data Link Data Link Physical Physical Physical Physical Anpassung bestehender IPv4-Applikationen an IPv6 im Wesentlichen muss lediglich die Adressierung angepasst werden d. h. Anpassung von Datenstrukturen und Funktionen für Adressierung der Aufwand ist gering, s. Beispiele J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 45

46 Client/Server-Applikation TCP über IPv4 #include <...> #include <...> #define BUFFERSIZE 20 #define PORT 7923 Client #define BUFFERSIZE 20 #define PORT 7923 Server int main ( int argc, char *argv[] ) { int sockfd; int sendlen; char sendbuf[buffersize]; struct sockaddr_in saddr; int main ( void ) { int int char struct sockaddr_in sockfd, newsockfd; clielen, recvlen; recvbuf[buffersize]; saddr, caddr; if ( ( sockfd = socket ( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ) ) < 0 ) { perror ( "socket" ); return -1; } bzero ( ( char * ) &saddr, sizeof ( saddr ) ); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons ( PORT ); if ( inet_pton ( AF_INET, argv[1], &saddr.sin_addr ) <= 0 ) { perror ( "inet_pton" ); return -1; } if ( ( sockfd = socket ( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ) ) < 0 ) { perror ( "socket" ); return -1; } bzero ( ( char * ) &saddr, sizeof ( saddr ) ); saddr.sin_family = AF_INET; saddr.sin_port = htons ( PORT ); saddr.sin_addr.s_addr = htonl ( INADDR_ANY ); strcpy ( sendbuf, "Hi there!!" ); sendlen = strlen ( sendbuf ); if ( bind ( sockfd, (struct sockaddr *) &saddr, sizeof ( saddr ) ) < 0 ) { perror ( "bind" ); return -1; } listen ( sockfd, 5 ); if ( connect ( sockfd, (struct sockaddr *) &saddr, sizeof (saddr) ) < 0 ) { perror ( "connect" ); return -1; } clielen = sizeof ( caddr ); newsockfd = accept ( sockfd, (struct sockaddr *) &caddr, &clielen ); if ( newsockfd < 0 ) { perror ( "accept" ); return -1; } if ( send ( sockfd, sendbuf, strlen ( sendbuf ), 0 ) < 0 ) { perror ( "send" ); return -1; } recvlen = recv ( newsockfd, recvbuf, BUFFERSIZE, 0 ); if ( recvlen < 0 ) { perror ( "recv" ); return -1; } recvbuf[recvlen] = 0; printf ( "Empfangen: %s\n", recvbuf ); close ( sockfd ); close ( sockfd ); close ( newsockfd ); } return 0; } return 0; J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 46

47 Client/Server-Applikation TCP über IPv6 #include <...> #include <...> #define BUFFERSIZE 20 #define PORT 7923 Client #define BUFFERSIZE 20 #define PORT 7923 Server int main ( int argc, char *argv[] ) { int sockfd; int sendlen; char sendbuf[buffersize]; struct sockaddr_in6 saddr; int main ( void ) { int int char struct sockaddr_in6 sockfd, newsockfd; clielen, recvlen; recvbuf[buffersize]; saddr, caddr; if ( ( sockfd = socket ( AF_INET6, SOCK_STREAM, 0 ) ) < 0 ) { perror ( "socket" ); return -1; } bzero ( ( char * ) &saddr, sizeof ( saddr ) ); saddr.sin6_family = AF_INET6; saddr.sin6_port = htons ( PORT ); if ( inet_pton ( AF_INET6, argv[1], &saddr.sin6_addr ) <= 0 ) { perror ( "inet_pton" ); return -1; } Initialisierung anpassen if ( ( sockfd = socket ( AF_INET6, SOCK_STREAM, 0 ) ) < 0 ) { perror ( "socket" ); return -1; } bzero ( ( char * ) &saddr, sizeof ( saddr ) ); saddr.sin6_family = AF_INET6; saddr.sin6_port = htons ( PORT ); saddr.sin6_addr.s_addr = in6addr_any; strcpy ( sendbuf, "Hi there!!" ); sendlen = strlen ( sendbuf ); Programmablauf nicht anpassen if ( bind ( sockfd, (struct sockaddr *) &saddr, sizeof ( saddr ) ) < 0 ) { perror ( "bind" ); return -1; } listen ( sockfd, 5 ); if ( connect ( sockfd, (struct sockaddr *) &saddr, sizeof (saddr) ) < 0 ) { perror ( "connect" ); return -1; } clielen = sizeof ( caddr ); newsockfd = accept ( sockfd, (struct sockaddr *) &caddr, &clielen ); if ( newsockfd < 0 ) { perror ( "accept" ); return -1; } if ( send ( sockfd, sendbuf, strlen ( sendbuf ), 0 ) < 0 ) { perror ( "send" ); return -1; } recvlen = recv ( newsockfd, recvbuf, BUFFERSIZE, 0 ); if ( recvlen < 0 ) { perror ( "recv" ); return -1; } recvbuf[recvlen] = 0; printf ( "Empfangen: %s\n", recvbuf ); close ( sockfd ); close ( sockfd ); close ( newsockfd ); } return 0; } return 0; J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 47

48 Client/Server-Applikationen in IPv4 und IPv6 Verbindungsmatrix für Hosts mit TCP/IP-Stack für IPv4 und IPv6 Frage: welche Kombinationen von Host unter IPv4 und IPv6 können miteinander kommunizieren? Ziel: alle! Server IPv4 IPv6 Client IPv4 IPv6 der klassische Fall?? einfache Anpassung Frage: was ist mit heterogenen Applikationen? IPv4-Client kommuniziert mit IPv6-Server IPv6-Client kommuniziert mit IPv4-Server J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 48

49 Dual Stack IPv4 und IPv6 in einem Host Eigenschaften eines Dual Stack Host im TCP/IP-Stack des Betriebssystems sind IPv4 und IPv6 implementiert der Host verfügt über mindestens je eine IPv4- und IPv6-Adresse im DNS sind A- und AAAA-Records für den Host eingetragen Server auf Dual Stack Hosts können generell IPv4- und IPv6-Clients bedienen Voraussetzung: Server-Applikation ist für IPv6 implementiert Konventionen für Server-Applikation auf Dual Stack Host auf IPv4-Socket gebundener Server kann nur IPv4-Pakete empfangen auf IPv6-Socket gebundener Server kann nur IPv6-Pakete empfangen wenn der Socket auf eine reguläre IPv6-Adresse gebunden ist auf IPv6-Socket gebundener Server kann nur IPv4-Pakete empfangen wenn der Socket auf eine IPv4-mapped Adress gebunden ist auf IPv6-Socket gebundener Server kann IPv4- und IPv6-Pakete empfangen wenn der Socket auf die Unspecified Address (0::0) gebunden ist J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 49

50 Anpassung der IP-Adressen im Dual Stack Server Übergabe der IP-Adresse des Client an Server-Applikation Port Number Server 1234 Server 1235 Server Server Socket TCP/IPv4 Socket TCP/IPv6 Socket UDP/IPv4 Socket UDP/IPv6 TCP UDP IPv4-Paket ist an Applikation auf IPv6-Socket gerichtet IPv4 IPv4- mapped IPv6 IPv4 IPv4- mapped IPv6 IPv4 IPv6 IPv4 Paket IPv6 Paket J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 50

51 Dual Stack Server Frage: woher weiß Host, ob IPv4- oder IPv6-Paket kommt? Antwort anhand unterschiedlicher Protocol-IDs im Data Link Layer Protocol-ID 0x0800 für IPv4 und 0x86dd für IPv6 Frage: wie kann IPv6-Server Daten an IPv4-Client zurücksenden? Anmerkung: Client sendet Daten in IPv4-Paketen Antwort TCP/IP-Stack übergibt IPv6-Server die IPv4-mapped Address des Client IPv6-Server sendet Daten an die IPv4-mapped Address des Client TCP/IP-Stack auf IPv6-Server erkennt IPv4-mapped Address des Client löst IPv4-mapped Address in tatsächliche IPv4-Adresse des IPv4-Client auf weitere Bearbeitung der Daten durch IPv4-Stack J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 51

52 Datenfluss im Dual Stack Server für TCP Client IP address 0000:0000: 0000:0000: 0000:FFFF: Socket IPv6 local IP address 0::0 local port 7923 Server 7923 Client IP address 2001:0638: 0606:0001: 0a00:20ff: fe8e:8156 Socket IPv6 local IP address 2001:0638:0606:0001: 0a00:20ff:fe8e:8156 Socket IPv4 local IP address IPv TCP 6 IPv6 86dd 2001:0638: 0606:0001: 2e0:7dff: fe82:d4a5 Data Link 00:E0:7D:82:D4:A5 Eth 00:E0:7D:82:D4:A IP TCP Data... Eth IP TCP Data 00:E0:7D:82:D4:A dd :...: :...:d4a J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 52

53 Dual Stack Client Frage: wie entscheidet Client, ob Daten über IPv4 oder IPv6 gesendet werden? Annahme: es ist nicht bekannt, ob Ziel ein IPv4- oder IPv6-Server ist Antwort: Entscheidung hängt von DNS-Auflösung ab Dual Stack Client fragt DNS nach A- und AAAA-Record des Servers in jedem Fall erwartet Applikation eine Adresse für IPv6-Datenstrukturen Fall 1: Ziel ist ein IPv6-Server mit AAAA-Record im DNS Dual Stack Client erhält reguläre IPv6-Adresse Fall 2: Ziel ist ein IPv4-Server mit A-Record im DNS Dual Stack Client erhält IPv4-mapped Address des IPv4-Servers Betriebssystem entscheidet anhand Adresstyp über IPv4- oder IPv6-Paket Problem: IPv6-Client und IPv4-Server auf Dual Stack Hosts DNS enthält sowohl A- als auch AAAA-Record des Servers Client erhält auf DNS Request den AAAA-Record des Servers Client sendet Daten an IPv6-Adresse des Servers J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 53

54 Senden von IP-Paketen auf Dual Stack Client Client Client Client Client Socket TCP/IPv4 Socket TCP/IPv6 Socket UDP/IPv4 Socket UDP/IPv6 TCP UDP DNS-Auflösung ergibt lediglich A-Record, d. h. Ziel ist IPv4-Server IPv4 IPv4- mapped IPv6 IPv4 IPv4- mapped IPv6 IPv4 IPv6 IPv4 Paket IPv6 Paket J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 54

55 Client/Server-Applikationen in IPv4 und IPv6 Verbindungsmatrix für Hosts mit TCP/IP-Stack für IPv4 und IPv6 Frage: welche Kombinationen von Host unter IPv4 und IPv6 können miteinander kommunizieren? Ziel: alle! Praxis fast alle relevanten Fälle können miteinander kommunizieren nur in einer der relevanten Kombinationen wird tatsächlich IPv6 genutzt Server Socket IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 TCP/IP-Stack IPv4 IPv6 Dual Dual DNS A AAAA A und AAAA A und AAAA IPv4 IPv4 A IPv4 IPv4 IPv4 Client IPv6 IPv4 IPv6 Dual AAAA A IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 Dual A und AAAA IPv4 IPv6 IPv6 reine IPv6-Stacks, in der Praxis nicht relevant J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 55

56 Literatur RFCs RFC 2460: Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification RFC 2461: Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6) RFC 2462: IPv6 Stateless Address Autoconfiguration RFC 2463: Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification RFC 3513: Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture Bücher R. Desmeules, Cisco Self-Study Implementing IPv6 Networks (IPv6) Cisco Press, 2003 H. P. Dittler, IPv6, 2.Auflage, dpunkt.verlag, 2002 H. Wiese, Das neue Internetprotokoll IPV6, Hanser Verlag, 2002 N. Hagen, IPv6 Essentials, O'Reilly, 2002 P. Albitz, C. Liu, DNS und Bind, 4. Auflage, O'Reilly, 2002 W. R. Stevens, UNIX Network Programming Volume 1: Networking APIs: Sockets and XTI, Prentice Hall, 1998 J.Wiebelitz, C. Grimm 11.Dezember 2003 Folie 56