Fachbereich Informatik und Kommunikationssysteme. Adressierung im Netz. Michael Steyer 0/55. Adressierung im Netz

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2 1. Motivation 2. Das OSI - Modell 3. IPv4 4. IPv6 5. Umstellung auf IPv6 6. Verbreitung von IPv6 7. Zukunftsaussichten 8. Schlusswort 9. Quellen 10. Fragen Gliederung Gliederung 1/55

3 Motivation - Grundkenntnisse - Computernetzwerke sind allgegenwärtig - Zukünftiges Arbeitsumfeld (Administration) - Kenntnisse zur Planung von Netzwerk- Strukturen - Umstellung auf IPv6 1 - Motivation 2/55

4 Das OSI - Modell 2 - Open System Interconnection - Model 3/55

5 Das Internet Protokoll - IP Das Internet Protocol (IP) ist ein in Computernetzen weit verbreitetes Netzwerkprotokoll. Es ist eine (bzw. die) Implementierung der Internet-Schicht des TCP/IP-Modells bzw. der Vermittlungsschicht (Network Layer) des OSI-Modells. Quelle: WIKIPEDIA IP 4/55

6 IPv4 - Teil der Protokollfamilie TCP/IP - Jedes Interface (MAC) hat eine (oder mehrere) IP - 32 Bit Adressierung ( Adressen) - Eingeteilt in Netzwerkklassen - IP- Adressen mit besonderem Status 3 - IPv4 5/55

7 Der IPv4 Header 3 - IPv4 6/55

8 Die Netzwerk-Klassen 3 - IPv4 7/55

9 Subnetting - Netzwerk- Masken (Subnetzmaske) - Netzwerk- Klassen - durch die Einteilung in Netzwerk- Klassen bleiben viele Adressen ungenutzt -> CIDR - Präfix / Suffix - Classless Inter-Domain Routing (CIDR) - Routing Tabellen reduzieren - bessere Ausnutzung der Adressbereiche - Beispiel 3 - IPv4 8/55

10 Network Adress Translation - Adressbereiche für Private nutzung - werden nicht im Internet geroutet - Router übersetzt die Adressen - Router verwendet eigene Öffentliche IP - Varianten: - NAT - PAT - Masquerading 3 - IPv4 9/55

11 Masquerading 3 - IPv4 10/55

12 Probleme - 32 Bit Adressbereich ist (langfristig) zu klein - Routing ist ineffizient - Viel Konfigurationsaufwand - mangelnde Unterstützung für mobile Geräte - Sicherheitsbedürfnisse sind gewachsen - Reservation von Bandbreiten nicht angemessen unterstützt 3 - IPv4 11/55

13 3 - IPv4 12/55

14 Lösung der Probleme - Bedarf nach neuem Protokoll : IETF beginnt mit Erarbeitung eines neuen Internetprotokolls : IPv6 wird ausgewählt, da sinnvolle Kombination verschiedener Vorschläge -> sanfte Migration 4 IPv6 13/55

15 IPv6 Größerer Adressraum (128 Bit) Vereinfachung der Header Effizienteres Routing Kleinere Routingtabellen QoS Funktionen Verschlüsselung und Authentifizierung Bessere Unterstützung Mobiler Endgeräte Automatische Konfiguration Schrittweise Migration möglich back to end-to-end 4 IPv6 14/55

16 Ver: Version des IP Protokolls Payload Length Source Address Destination Address TC: Traffic Class Flow Label Next Header Hop Limit Der IPv6 Header 4 IPv6 15/55

17 Extension Header 0) Ipv6 Header 1) Hop-by-Hop-Option-Header 2) Destination-Option-Header 3) Routing-Header 4) Fragment-Header 5) Authentication-Header 6) Encapsulation Security Payload Header 7) Destination-Option-Header 8) Upper-Layer-Header 4 IPv6 16/55

18 Vergleich: IPv6 und IPv4 Header IPv4 Header IPv6 Header In IPv6 ist der IPv4 Header sehr vereinfacht worden. Überflüssige Felder wurden gestrichen MTU 1280 Byte 4 IPv6 17/55

19 4 IPv6 18/55

20 Weitere Vorteile von IPv6 Keine Fragmentierung in den Routern - Path MTU Discovery Keine Prüfsumme mehr im Header Möglichkeit Prioritäten zu setzen Sicherheitsfunktionen (IPsec integriert) Autokonfiguration - Neighbour Discovery Dynamische Umnummerierung verbessert Auf die 64 Bit Prozessor- Generation angepasst. 4 IPv6 19/55

21 Path MTU Discovery 4 IPv6 20/55

22 IPSec Sicherheit auf IP- Ebene Schutz vor Replay-Angriffen Verschlüsselung Security- Header (ESP - Encapsulating Security Payload) Kein spezielles Verschlüsselungsverfahren Alles vor ESP unverschlüsselt (-> Prüfsumme Verschlüsselt) Authentifizierung Authentification- Header (AH - Authentication Header) Identität / unverfälschtheit 4 IPv6 21/55

23 Adressarchitektur Bit Adressraum ~ Adressen. = Adressen - ungefähr 667 Billiarden Adressen pro m 2 Erdoberfläche. - Darstellung als Dezimalblöcke wie bei IPv4 unpraktisch, da 16 Blöcke - Hexadezimaldarstellung getrennt durch : 4 IPv6 22/55

24 Die IPv6 Adresse 8 x 16 Bit Blöcke führende Nullen redundant Adressteile aus Nullen können durch :: repräsentiert werden nur einmal :: zugelassen Beispiel affe:ffff:1000:f101:0000:0000:0000:0001 affe:ffff:1000:f101:0:0:0:1 affe:ffff:1000:f101::1 4 IPv6 23/55

25 Der IPv6 Präfix IPv6 besitzt Subnetzmasken- ähnliche Notation: IPv6-Adresse / Präfix-Länge Bsp.: 12ab:cd3::101:ff4/32 Die 32 bedeutet das die 32 vorderen Bits das Subnetz bestimmen > gleiches Subnetz wie 12ab:cd3::/32 4 IPv6 24/55

26 IPv6-Adresse Präfixlänge Beschreibung Anmerkungen :: 128 Bit nicht festgelegt entspricht bei IPv4 ::1 128 Bit Loopback- Adresse entspricht bei IPv4 ff:: 8 Bit Multicast FE80 -FEBF 10 Bit link-local FEC0 -FEFF 10 Bit site-local F 3 Bit Global unicast ::00:xx:xx:xx:xx 96 Bit Eingebettete IPv4-Adresse Die niedrigen 32 Bit entsprechen der IPv4- Adresse. ::ff:xx:xx:xx:xx 96 Bit IPv4 kompatible Adresse Werden von IPv4 & IPv6 kompatiblen Routern in IPv4 Adressen umgewandelt Anycast Werden aus dem Global Unicast Pool genommen 4 IPv6 Adress Type Identifikationen 25/55

27 Es gibt drei Arten von Adresstypen Unicast (1, 1 Kommunikation) Unicast dient zur Adressierung eines IP-Netzknotens. Die IPv6 Adresstypen Multicast (n, m Kommunikation) Mulicast braucht man zur adressierung einer Gruppe von Interfaces. Anycast (1, 1 bis n Kommunikation) Durch Anycast sind mehrere Knoten über eine Adresse erreichbar. Das Paket wird normalerweise von dem Knoten erhalten, der Routingmässig am nächsten zum sendenden Knoten ist. 4 IPv6 26/55

28 Der Aufbau einer Globalen IPv6 Unicast Adresse 001 TLA Res. NLA SLA Lokal Interface-ID Präfix für eine globale Unicast Adresse Top Level Agregation Identifier Reserviert für spätere Anwendungen Next Level Aggregation Identifier Site Level Aggregation Identifier Identifier So können die von IPv4 bekannten A, B, C Klasse Netze in IPv6 umgesetzt werden 4 IPv6 27/55

29 Das Adressmodell - Mehrere Adressen pro Interface möglich - Adressen haben eine begrenzte Lebensdauer - Adressen haben einen Gültigkeitsbereich - Verbindungslokale Adressen (link local) - Beginnen mit FE80 - FEBF: - Ortslokale Adresse (site local) - Beginnen mit FEC0 - FEFF: - Globale Adressen: - Beginnen mit F.. : 4 IPv6 28/55

30 Autokonfiguration - Zustandsbehaftet (Statefull) - Basiert auf DHCP Server - Zustandslos (Stateless) 1) Bildung einer link local Adresse (Ermittlung IF ID) 2) Suche nach Routern (Multicast) 3) Router antwortet mit Subnetz Präfix 4) Bildung einer Global Gültigen IPv6 Adresse 5) Durchführen der Duplicate Address Detection 4 IPv6 29/55

31 Ermittlung der Interface ID 4 IPv6 30/55

32 4 IPv6 31/55

33 IPv6 anschaulich 4 IPv6 32/55

34 4 IPv6 33/55

35 4 IPv6 34/55

36 Migration IPv4 zu IPv6 - Problem: - Gravierende Änderungen am Internet nötig, ohne einen Zusammenbruch zu verursachen - Schnelle Umstellung aufgrund der Größe des Internets nicht realisierbar - Lösung: - Sanfte Migration von IPv4 zu IPv6 - Dual Stack - Tunnel 5 Umstellung auf IPv6 35/55

37 Beispiel für die Umstellung 5 Umstellung auf IPv6 36/55

38 5 Umstellung auf IPv6 37/55

39 5 Umstellung auf IPv6 38/55

40 5 Umstellung auf IPv6 39/55

41 5 Umstellung auf IPv6 40/55

42 5 Umstellung auf IPv6 41/55

43 5 Umstellung auf IPv6 42/55

44 5 Umstellung auf IPv6 43/55

45 5 Umstellung auf IPv6 44/55

46 5 Umstellung auf IPv6 45/55

47 5 Umstellung auf IPv6 46/55

48 5 Umstellung auf IPv6 47/55

49 Verbreitung von IPv6 6 - Verbreitung von IPv6 48/55

50 6 - Verbreitung von IPv6 49/55

51 6 - Verbreitung von IPv6 50/55

52 Bestehende IPv6 Netze 6Win / 6Bone / 6Net - JOIN (Join Open InterNetworks) - IPv6-Backbone im G-WiN - 6NET - europäische Backbone 6 - Verbreitung von IPv6 51/55

53 Zukunftsaussichten - Implementierung von IPv6 schon vorhanden - langsamer umstieg auf IPv6 - China wird Vorreiter sein (Adressknappheit + Wirtschaftswachstum) - Internet wird dynamischer - Änderungen von Applikationen unausweichlich 7 - Zukunftsaussichten 52/55

54 Schlusswort - einfach mal testen \>ipv6 install - kurzfristig keine Veränderung - IPv6 wird sich langfristig durchsetzen - IPv4-Adressen werden ab 2011 knapp Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 8 - Schlusswort 53/55

55 Quellen Buch: - IPv6 das neue Internetprotokoll Hans Peter Dittler dpunkt.verlag ISBN X Web: Quellen 54/55

56 Noch Fragen? Kritik bitte nach /dev/null weiterleiten 10 - Fragen 55/55

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