IPv6 Architektur. Das neue Jahrtausend hat begonnen: IPv6 Adressierung. IT-Symposium DECUS IT IT --Symposium

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1 Das neue Jahrtausend hat begonnen: IPv6 Adressierung Karl Karl Bruns Bruns Trainer/Consultant Trainer/Consultant OpenVMS OpenVMS and and Networking Networking OSI, OSI, DECnet, DECnet, X.25 X.25 and and TCP/IP TCP/IP Lessingstr. Lessingstr. 1 1 D D Kissing Kissing Phone Phone +49/8233/ /8233/2938 Mobile Mobile +49/ / karl.bruns@web.de karl.bruns@web.de DECUS IT IT --Symposium April April 2005 Düsseldorf 1 IPv6 Architektur Application layer Socket Interface Transport layer Internet layer Network Access layer 2 1

2 IPv6 Header Format 3 IPv6 Adressierung RFC 3513 April 2003 (obsolete 2373) R. Hinden, S. Deering wie in IPv4 kann ein Interface mehrere Adressen haben ein Interface kann erstmal 3 Adressen erhalten: eine für den LAN Bereich, eine für das Intranet und eine für das Internet die Struktur der Adresse hat sich nicht verändert, es gibt einen Hostanteil und ein Netzanteil, Subnetting (anders als in IPv4), keine Klassen und keine Adressmasken mehr dazu kommt ein weltweit eindeutiger Adressbereich, der als weitere Möglichkeit ein Provider Routing implementiert der Hostanteil kann automatisch aus der HW-Adresse (EUI-64) gebildet werden eine IPv6 Adresse ist einem festen Adresstyp zugeordnet wie in CIDR wird der Netzanteil durch /n angezeigt 4 2

3 NSAP Network Service Access Point 5 IPv6 Adresstypen 6 3

4 IPv6 Adressformat eine IPv6 Adresse hat eine Länge von 16 byte die Darstellung hat folgende Form: X:X:X:X:X:X:X:X X = 2 byte z. Bsp.: FEC0:ADC1:1234:5678:2345:AFD5:2345:6789 in einem Feld können führende Nullen weggelassen werden, aber mindest eine Zahl ist zu schreiben z. B. 1080:0:0:0:8:800:200C:417A um Adressen mit vielen 0 zu verkürzen, kann ein :: eingefügt werden für führende Nullen, aber nur einmal, z. B.: für obige Adresse 1080::8:800:200C:417A oder ::1 für 0:0:0:0:0:0:0:1 eine IPv4 Adresse ist IPv6 Format lautet 0:0:0:0:0:0:a.b.c.d oder ::a.b.c.d z.b.: :: der Netzanteil wird über den Adressprefix festgelegt: ipv6-address/prefix-length z.b. 12AB:0:0:CD30::/60 für 12AB:0:0:CD30:0:0:0:0/60 7 Darstellung der Adresstypen 8 4

5 Unicast Adressen global aggregatable address NSAP address IPX hierarchical address site-local address link-local-address IPv4-capable host address IPv4-compatible IPv6 address ::a.b.c.d für Tunnel von IPv6 über IPv4 IPv4-mapped IPv6 address ::ffff:a.b.c.d für IPv4-only-node unspecified address 0:0:0:0:0:0:0:0 darf nie benutzt werden, verwendet ein Host Initialisierung bevor er seine Adresse lernt loopback address 0:0:0:0:0:0:0:1 9 Unicast Adressen und EUI-64 eine Unicast Adresse teilt sich generell in 2 Teile auf: Netzanteil und Hostanteil damit ein Host sich automatisch konfigurieren kann, wird ähnlich wie im OSI/NSAP die HW-Adresse für den Hostanteil verwendet. allerdings wird die Länge vergrössert auf das EUI-64 Format während bei einer IEEE802 Adresse 3 byte für den Hersteller und 3 Byte für den Controller verwendet wird, hat man hier 5 byte für den Controller. Das universal/local bit wird dazu invertiert um nun eine 6 byte MAC-Adresse auf EUI-64 zu erweitern, wird ein FFFE nach dem Herstellerbereich eingeführt cccccc1gcccccccc cccccccc mmmmmmmm mmmmmmmmmmmmmmmm

6 Link-Local Adresse wird in einem LAN mit oder ohne Router verwendet ein Router wird solche Pakete nicht weiterleiten z. B. FE80::0A00:2BFF:FEB9:E24C 11 Site Local Adresse Site Local Adressen werden in einem Netzwerk verwendet ohne Notwendigkeit einer globalen Identifikation, also keine weltweite Eindeutigkeit. Damit können Firmennetze oder Bereiche ohne Anschluß an das Internet adressiert werden die Router leiten diese Adressen nicht in den globalen Bereich hinaus die Subnet-Länge beträgt 2 Byte, also können so Netze adressiert werden z. B.: FECO::0001:0A00:2BFF:FEB9:E24C

7 Aggregatable Global Unicast Adresse RFC 2374 An IPv6 Aggregatable Global Unicast Address Format weltweit eindeutige Adresse mit Kennzeichen für Provider und Exchanges IPv6 Adresse ist damit in 3 Bereiche aufgeteilt: Public Topology Site Topology Interface Identifier Format: 13 Global Unicast Address Format RFC 3587 IPv6 Global Unicast Address Format August 2003 Ersetzt RFC 2374 TLA/NLA Schema wird ersetzt durch eine neue Policy von RIR (Regional Internet Registries) Grund: RIR verwaltet IP Adressraum und Routingtabellen für IPv4 Die wissen das besser als IETF RFC 3177 gibt IETF technische Informationen an RIR: IAB/IESG Recommendations on IPv6 Address Allocations to Sites RFC 2374 definiert Format Prefix 001 (2000::/3), der hiermit auch entfällt, wird aber weiter von IANA eingesetzt. SLA verbleibt in seiner Funktion, heisst nun Subnet ID Aktuelles Format: global routing prefix subnet-id interface-id n bits 64-n bits 64 bits bzw. für Adressen die von IANA verwaltet werden: 001 global routing prefix subnet ID interface ID IPv6 Address Space Management (ripe-343 Feb. 2005) beschreibt die Verteilung der Adressen. Hierbei wird weiterhin von Prefix 001 ausgegangen

8 Global Unicast Address Format Aufteilung der Adressen: /48 im Allgemeinen Ausnahme: sehr grosse Subscriber erhalten mehrere /48, /47 oder kleiner /64 für genau ein Subnet z.b. ein Mobile Networks (bluetooth, b) /128 genau 1 Gerät (PC zu Haus) Neuer Draft: draft-ietf-ipv6-addr-arch-v4-01.txt 17.Februar IPv6 Multicast Adressen

9 IPv6 Multicast Adressen Flag hat den Wert 000T T=0 bedeutet eine permanent zugeordnete Multicast Adresse T=1 bedeutet eine monentane zugeordnete Multicast-Adresse Group ID kann z.b. eine NTP-Gruppe sein mit dem Wert %X102, dann bedeutet FF02:0:0:0:0:0:0:102 alle NTP Server im gleichen Link FF05:0:0:0:0:0:0:102 alle NTP Server im gleichen Unternehmen FF0E:0:0:0:0:0:0:102 alle NTP Server im Internet weiterhin adressiert FF02:0:0:0:0:0:0:1 alle Knoten am link alle Router werden adressiert mit FF02:0:0:0:0:0:0:2 bzw. FF05:0:0:0:0:0:0:2 17 IPv6 Anycast Adressen Adresse, die mehreren Interfaces auf unterschiedlichen Knoten zugeordnet ist Paket mit einer solchen Adresse wird zum nächsten Interface mit dieser Adresse geroutet nächst : Abhängig von der Metrik Anycast Adressen sind vergleichbar mit Hostrouten, sie sind syntaktisch nicht von einer Unicast Adresse zu unterscheiden. Werden nur an Router vergeben, nicht an Endsysteme Anwendungen: Identifikation von Routern für den Internet Zugang Identifikation von Routern für eine bestimmte Routing Domain Ein fester Prefix P bestimmt die topologische Region, in der sämtl. Interfaces zu der Anycast Adresse sich befinden RFC 2526 Reserved IPv6 Subnet Anycast Addresses legt Formate fest : 64 bits 57 bits 7 bits subnet prefix anycast ID universal/local bit = 0! interface identifier field Mobile IPv6 Home-Agents anycast ID : %x7e

10 19 IPv6 Testing Address Allocation Momentan werden für Tests Werte für die Aggregatable Global Unicast Allocation vergeben Format Prefix hat den Wert 001 Top-Level Aggregation Identifier hat den Wert %X1FFE Next-Level Aggregation Identifier vergibt der Provider, z. B: Uni Münster FP mit 001 und TP mit %X1FFE ergibt einen Wert von %X3FFE DITEC Training hat einen Prefix von 3FFE:0400:0310::/48 Juni 1999: IANA verteilt erstmals Adressblöcke an RIRs 31. Juli 1999: RIPE teilt allererste offizielle IPv6 Adresse zu 2. November 1999: DFN bekommt IPv6 Prefix: 2001:0638::/

11 IPv6 Header Format 21 ICMPv6 (RFC 2463) RFC 2463 beschreibt das Format der Kontrollmeldungen, nicht aber sämtliche Implementierungen Path MTU Discovery und Neighbor Discovery haben eigene Meldungstypen Format: Der Wert von Next Header in IPv6 für ICMPv6 ist 58 Es wird unterschieden zwischen Fehlermeldungen und Informationsmeldungen ICMP Fehlermeldungen haben einen Typ von ICMP Informationsmeldungen haben einen Typ von 128 bis

12 ICMPv6 folgende Fehlermeldungen sind kodiert: 1 Destination Unreachable 2 Packet Too Big 3 Time Exceeded 4 Parameter Problem folgende Informationsmeldungen sind kodiert: 128 Echo Request 129 Echo Reply Fehlermeldung 2 Packet Too Big wird auch von Path MTU Discovery verwendet 23 ICMPv6 Echo Request Message

13 ICMPv6 Echo Reply Message 25 ICMP Ping Paketformat

14 IPv6 Neighbor Discovery für IPv6 (RFC 2461) das Neighbor Discovery Protokoll übernimmt von IPv4 Protokolle wie ARP, ICMP Router Discovery und ICMP Redirect Router Discovery ist nun ein Teil der Basisprotokolle und unabhängig von den Routingprotokollen in einer Routing Advertisement Meldung werden schon MAC-Adressen übertragen, ein ARP oder RARP kann entfallen ebenso werden Adresspräfixe übertragen, damit entfällt die Konfiguration der früheren Netzmasken die Router können die MTU übertragen für die Knoten am gleichen link im Redirect wird die MAC-Adresse schon mit angegeben 27 IPv6 Neighbor Discovery für IPv6 (RFC 2461) Folgende Aufgaben über nimmt das Neighbor Discovery Protokoll: Prefix Discovery: ein Knoten stellt fest welche Präfixe auf dem link existieren Parameter Discovery: ein Knoten lernt link-parameter wie link MTU oder hop limit Address Autoconfiguration: ein Knoten konfiguriert seine Interface-Adresse selbständig Address Resolution: Übersetzung MAC-Adresse <-> IP-Adresse im gleichen link Next-hop Determination: Übersetzung MAC-Adresse <-> IP-Adresse für den nächsten Knoten, der ein Router oder das Ziel sein kann Neighbor Unreachability Detection: Duplicate Address Detection: Redirect:

15 IPv6 Neighbor Discovery und ICMPv6 Neighbor Discovery bestimmt 5 verschiedene ICMP Pakettypen: Router Solicitation: wenn ein Knoten sein Interface konfiguriert sendet er eine Meldung um eine Router Advertisement zu beschleunigen Router Advertisement: eine Router sendet periodisch eine Meldung über seine Anwesenheit und schickt link und Internet Parameter mit wie Präfixe, hop limit.. Neighbor Solicitation: sendet ein Knoten, um die MAC-Adresse eines Nachbarn kennenzulernen, um die Erreichbarkeit einer gespeicherten Adresse zu verifizieren und um doppelte Adressen festzustellen Neighbor Advertisement: dies ist die Antwort auf eine Neighbor Solicitation Meldung, kann auch selbständig generiert werden bei Änderung der MAC-Adresse Redirect: wird vom Router verwendet um über einen besseren Weg (first hop) zu informieren 29 ICMPv6 Neighbor solicitation

16 ICMPv6 Neighbor advertisement 31 ICMPv6 Router advertisement

17 ICMPv6 Router solicitation 33 IPv6 IPv6 Pakete über Ethernet (RFC 2464) in diesem RFC wird nur der Pakettyp V2 betrachtet das Typenfeld hat den Wert %X86DD die default MTU ist 1500, kann aber verkleinert werden Multicast über Ethernet werden folgendermaßen adressiert: %X3333DST[13]DST[14]DST[15]DST[16] wobei DST die Multicast Destination Adresse ist und davon also die 4 letzten Bytes eingesetzt werden

18 IPv6 IPv6 Pakete über FDDI (RFC 2467) für die Übertragung von IPv6 Paketen über FDDI wird SNAP verwendet DSAP = SSAP = %XAA CTL = %X03 SNAP SAP = %X DD die default MTU beträgt 4352 bytes, kann aber verkleinert werden für Multicast über FDDI gilt das Gleiche wie für Ethernet %X3333DST[13]DST[14]DST[15]DST[16] 35 IPv6 IPv6 Pakete über PPP (RFC 2472) Der Wert für das Protokollfeld für IPv6 ist %X0057 bevor ein IPv6 Paket gesendet wird muß das IPV6 Kontrollprotokoll im Zustand opened sein IPv6CP überwacht die Verbindung und baut sie auf und ab der Wert für das Protokollfeld ist %X8057 für die Adressierung des Interface sollte ebenso eine EUI-64 Kennung verwendet werden, der Wert kann vom Ethernet- oder FDDI-Kontroller verwendet werden

19 IPv6 RIPnG für IPv6 (RFC 2080) RIPnG basiert auf RIPv2 mit größerem Adressraum die maximale Anzahl von hops beträgt weiterhin 16 die Routingentscheidung basiert weiterhin auf der Metrik RIPnG benutzt den Port 521 von UDP das Paketformat besteht aus einem Header und n-routing Table Entries im Header steht ein Kommando, dies kann ein request oder response sein die Version ist zur Zeit 1 über die Router Tag kann eine interne Route von einer externen Route unterschieden werden der IPv6 prefix ist die 16 byte IPv6 Adresse die prefix length entspricht der Subnetzmaske 37 RIPnG Paketformat

20 RIPnG Paketformat 39 RIPnG Paketformat

21 IPv6 Tunneling Migrationsstrategien: Tunneling IPv6 Knoten wie Netze werden wie Inseln in einem Ozean von IPv4 Netzwerken liegen IPv6 Pakete können duch Encapsulation in ein IPv4 Paket durch ein IPv4 Netz transportiert werden und dann wieder ausgepackt werden dies nennt man IPv6-over-IPv4-Tunneling für die Kennung im IPv4 Paket wurde der Wert %X41 festgelegt der Tunnel wird durch 2 Endpunkt-IPv4-Adressen beschrieben Automatic Tunneling: hier wird das IPv4-kompatible-IPv6 Adressformat zur Weiterleitung durch ein IPv4 Netz benutzt 41 Automatic Tunneling

22 Configured Tunneling bei automatic tunneling ist der Tunnel durch die IP-Zieladresse definiert bei configured tunneling muß der Start- und Endpunkt des Tunnels konfiguriert werden dies wird verwendet, wenn der Zielknoten nicht der Endpunkt des Tunnels ist z. B. liegt der Zielrechner in einem reinen IPv6 Netz als Start- und Endpunkt des Tunnels werden IPv4 Adressen angegeben diese Knoten müßen beide Protokollstacks implementiert haben 43 Configured Tunneling

23 Tunneling IPv6 over IPv4 45 Tunneling IPv6 over IPv

24 Tunneling IPv6 over IPv4 47 IPv6 Fazit IPv6 ist da und wartet darauf benutzt zu werden Christian Müller-Böhm Uni Münster JOIN