IPv6 20.12.2003 IPv6 Einblicke in das neue Internetprotokoll Vortragende: Belkis Sahin Alexa Breuing Belkis & Alexa 1/29
Inhalt 20.12.2002 Inhalt Zentrale Entwicklungsziele des neuen Protokolls Werdegang von IPv6 Überblick über IPv6 Funktionale Elemente von IPv6 Header und seine Funktionen Adressierung Umstellung auf IPv6 Vergleich IPv4 IPv6 Belkis & Alexa 2/29
Zentrale Entwicklungsziele 20.12.2002 Zentrale Entwicklungsziele des neuen Protokolls neuer, großer Adressraum einfacher, schneller auswertbarer Aufbau der Pakete bessere Routen im globalen Internet durch Zusammenfassen von Adresse in sinnvolle Gruppen automatisches Generieren von Adressen ohne manuelle Eingriffe leichte Änderbarkeit der Adressen bessere Verfahren zum Ansprechen von Gruppen ( Multicast ) Ersatz für Broadcast durch Anycast Sicherheit als ein im Protokoll verankertes Element Belkis & Alexa 3/29
Werdegang 20.12.2002 Werdegang von IPnG ab 1993 erarbeitete eine Arbeitsgruppe einen gemeinsamen Vorschlag 1995/96 entstanden eine Reihe von Entwürfen, die dann als Proposed- Standard veröffentlicht wurden 1997 dann nach einigen Korrekturen veröffentlicht als Draft- Standard bald zum Internet- Standard Belkis & Alexa 4/29
Überblick 20.12.2002 Überblick über IPv6 als Nachfolger von IPv4 wieder ein Transportprotokoll jedes Datenpaket wird unabhängig vom Vorgänger oder Nachfolger übermittelt es findet kein Verbindungsaufbau statt Verbindungswege werden nicht kontrolliert jedes Datentelegramm kann einen eigenen Weg durchs Netz nehmen weder Reihenfolge, noch Vollständigkeit werden sichergestellt fehlerhafte Pakete werden nicht wiederholt Belkis & Alexa 5/29
Funktionale Elemente 20.12.2002 Funktionale Elemente von IPv6 128 Bit lange Adressen erlauben strukturierte und hierarchische Verwendung Struktur des Headers wurde vereinfacht Transport von Optionen übernehmen verkettete Header auf IP- Ebene stehen einige Optionen für Verschlüsselung, Authentisierung und Prüfung der Datenintegrität zur Verfügung Audio- und Video- Datenströme werden besser transportiert Bedarf manueller Konfiguration wurde erheblich reduziert Verpacken und Transport beliebiger anderer Protokolle wird unterstützt Erkennung von Engpässen und Flusskontrolle verbessert und erweitert Belkis & Alexa 6/29
Header 20.12.2002 Header und seine Funktionen Basis Header Optionen als Erweiterungsheader - Header zur Fragmentierung - UDP- Header Belkis & Alexa 7/29
Header 20.12.2002 Header und seine Funktionen auf das unbedingt notwendige Minimum gekürzt Bearbeitung in allen beteiligten Stationen wird beschleunigt, Durchlaufzeit durch das Netz verringert Erweiterung des minimalen Headers erforderlich, um benutzte Funktionen und und neue Anforderungen unterzubringen Verkettung von beliebig vielen zusätzlichen Headern jeder Header hat eine bestimmte Funktion wird nur dann eingeklinkt, wenn benötigt wird nur interpretiert, wenn der Inhalt an der jeweiligen Stufe der Übertragung von Bedeutung ist Belkis & Alexa 8/29
Basisheader 20.12.2002 Basisheader nur Angaben, die für absolutes Minimum an Funktion erforderlich Abb. S 11 Belkis & Alexa 9/29
Basisheader 20.12.2002 Version: - Software kann dadurch verschiedene Versionen unterscheiden und an jeweils geeignete Teile des Treibers weiterleiten Class: - Angabe, mit welcher Priorität die Daten auf dem Weg ins Ziel behandelt werden sollen - Kodierung von Informationen zur Steuerung der Nachrichtenbehandlung im Laufe des Transportweges - Router kann Entscheidungen über unterschiedliche Wege treffen - bei Stau kann Entscheidung über Wegwurf der Informationen gemäß festgelegten Regeln erfolgen - Konfiguration und Einstellung von Werten noch nicht geregelt Belkis & Alexa 10/29
Basisheader 20.12.2002 Flow- Label: - alle Pakete eines Kommunikationstyps tragen denselben Wert, um Datenstrom eindeutig kennzeichnen zu können - Router können durch die Zuordnung gesonderte Entscheidungen für diese Gruppe treffen - Wert ist beliebige, aber für diesen Absender eindeutige Zufallszahl zwischen 1 und FFFFF - 0 gibt an, dass kein Label vergeben wurde: Pakete werden ohne Beachtung gesonderter Regeln versendet Payload- Length: - Länge des Pakets nach erstem Header - max. Länge des Datenfeldes von 65536 Bytes ( 16 Bit) - bei längeren Datenblöcken wird Optionsheader angehängt Belkis & Alexa 11/29
Basisheader 20.12.2002 Next: - Typ des nächsten Headers - Software erkennt hiermit, welche Header für ihn von Bedeutung sind - folgen keine weiteren Optionen, wird hier der Wert der Nutzdaten eingetragen Hop- Limit: - nach wie vielen Durchgängen durch einen Router soll das Datenpaket vernichtet werden - Maximalwert 255 - Anfangswert wird bei jedem Router um 1 vermindert - bei 0 wird das Paket vernichtet Source- Adress/ Destination- Adress: - 128 Bit lang - Adresse nach IPv6- Konventionen eingetragen Belkis & Alexa 12/29
Optionsheader 20.12.2002 Optionen als Erweiterungsheader zentrale Idee bei der Entwicklung von IPv6 kann später jederzeit zum Ausbau des Protokolls verwandt werden (gewonnene Flexibilität) Implementierung durch Architektur sichergestellt Norm legt sinnvolle Reihenfolge der Header innerhalb einer Nachricht fest Header vom Typ 0 ist einziger, der bei jedem Transportschritt ausgewertet wird Bsp. für ein komplexes IPv6- Paket Bsp. für ein minimales IPv6- Paket Belkis & Alexa 13/29
Fragmentierungsheader 20.12.2002 Header zur Fragmentierung nur Absender darf eine Nachricht in einzelne Blöcke aufteilen keiner der Router auf der Übertragungsstrecke darf zu große Pakete teilen sind Pakete zu lang, meldet sich der entsprechende Router mit einer ICMP- Nachricht beim Absender dieser muss die Nachricht entsprechend aufteilen und erneut versenden Aufteilung erfolgt so, dass die einzelnen Teile jedes für sich transportiert werden können Header zur Fragmentierung Belkis & Alexa 14/29
Fragmentierungsheader 20.12.2002 wird im vorangehenden Header mit dem Typ 44 im Feld Next angekündigt Fragmente zusammensetzen ist Aufgabe des Empfängers Fragmente werden gemäß der jeweiligen Position Offset zusammengesetzt Fehlermeldung wird erstellt und zum Absender gesendet, wenn Fragmente - nicht alle den Empfänger innerhalb von 60 sek. erreichen - falsch formatiert sind (Länge kein Vielfaches von 8 Bytes) - Obergrenze von 65536 Bytes verletzen - Untergrenze von 1280 Bytes nicht einhalten Belkis & Alexa 15/29
UDP- Header 20.12.2002 UDP- Header UDP- Paket keine Änderungen bei der Definition der Felder Bezeichner für die Dienste sind übernommen worden Änderungen beim Verfahren zum Errechnen der Prüfsumme Belkis & Alexa 16/29
UDP- Header 20.12.2002 bisher wurde dazu ein Pseudoheader verwendet Prüfsumme/ IPv4 das an den neuen Header von IPv6 angepasste Verfahren wendet nahezu denselben Algorithmus an Prüfsumme/ IPv6 Belkis & Alexa 17/29
UDP- Header 20.12.2002 Längenfeld des UDP- Headers kann zur Bestimmung der Gesamtlänge verwendet werden Datenfeld kann mit 0 aufgefüllt werden, um auf einen 16 Bit ausgerichteten Block zur Berechnung der Prüfsumme zu kommen Prüfsumme wird nach Berechnung in das Feld eingetragen alle IPv6- Stationen müssen - UDP- Pakete mit Prüfsumme versenden - Pakete ohne Prüfsumme empfangen können Belkis & Alexa 18/29
Adressierung 20.12.2002 Adressierung Adressformat Adressarchitekturen Aufteilung der Adressen Automatische Adressvergabe Belkis & Alexa 19/29
Adressformat 20.12.2002 Adressformat Verlängerung der Adressen von 4 auf 16 Bytes = 2 hoch 128 = 3,4 * 10 hoch 38 = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 = 6,5 * 1028 Adressen pro Mensch = 667 Billiarden Adressen pro mm² Erdoberfläche Belkis & Alexa 20/29
Adressformat 20.12.2002 neues Format vereinfacht den Umgang mit neuen Zahlenkolonnen - Hexadezimalformat - Gruppen von 2 Bytes bzw. 4 Halbbytes werden gebildet und durch Doppelpunkte voneinander getrennt z.b. 4711: 0000: 0000: 0000: 0000: 0005: EEC1: 6008 entspricht 4711: 0: 0: 0:0: 5: EEC1 : 6008 zum Vereinfachen dürfen eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Nullen durch zwei Doppelpunkte ersetzt werden 4711: : 5: EEC1: 6008 Belkis & Alexa 21/29
Adressformat 20.12.2002 Sonderfall, um IPv4- Adressen und ihre Schreibweise beizubehalten 0000: 0000: 0000: 0000: FFFF: a. b. c. d [ : : FFFF: a. b. c. d ] z.b: : : FFFF: 128. 1. 35. 201 entspricht : : FFFF: 8001: 23C9 Belkis & Alexa 22/29
Adressformat 20.12.2002 Adressen setzen sich häufig aus zwei Teilen zusammen - Präfix = vorderer Teil, definiert das Netz und stammt aus externer Quelle (z.b. Router) - hinterer Teil lokal definiert (z.b. MAC- Adresse) IPv6- Adressen Ende 2001 Belkis & Alexa 23/29
Adressverteilung 20.12.2002 Adressverteilung Adressraum wird von ICANN verwaltet Adressen werden zentral von IANA vergeben Vergabe nicht endgültig Registraturen ( RIPE, AP- NIC, AfriNIC, LACNIC, ARIN) bekommen Adressen von IANA und verteilen weiter an Provider Provider geben weiter an Provider oder Endkunden nur sehr große Endkunden können Adressen in Ausnahmefällen direkt von Registraturen erhalten Belkis & Alexa 24/29
Adressaufteilung 20.12.2002 Aufteilung der Adressen Adressvergabe ohne Schema würde schnell zum Kollaps führen Vergabeverfahren - nach geographischer Lage - nach Provider oder Anschluss zusammenfassbar - lokale, nur intern genutzte Adressen - Multicast- Adressen in verschiedenen Varianten - Spezialadressen - auf IPv4 abgebildete Adressen - IPv4 kompatible Adressen Belkis & Alexa 25/29
Adressverteilung 20.12.2002 Automatische Adressvergabe Umgehung der manuellen Einstellung weiterhin Möglichkeit der manuellen Einstellung zwei Verfahren zur automatischen Bestimmung: 1. Server als zentrales Element, von dem alle notwendigen Infos (per DHCP o. ä.) geladen werden (statusgesteuertes Verfahren) 2. Adressen werden lokal erzeugt und mit Elementen aus ICMP auf Eindeutigkeit überprüft Adressen werden bestimmt von zufällig vorliegenden Eigenschaften der Hardware auch Mischung von beiden Verfahren erlaubt, Gerät bestimmt lokale Adresse selbst, per DHCP werden weitere Informationen erfragt Belkis & Alexa 26/29
Umstellung 20.12.2002 Umstellung auf IPv6 NGTRANS erarbeitet versch. Modelle für Übergang und Einführung langsame Migration durch Tunnel Tunnel: IPv4 wird in IPv6 verpackt und innerhalb von rein IPv6- Strecken übertragen beide Standards sollen für viele Jahre nebeneinander existieren und miteinander kommunizieren 6Bone als Testnetz Umstellung erfordert Veränderungen (der darauf aufbauenden Protokolle u. Anwendungsprogramme) Belkis & Alexa 27/29
Vergleich 20.12.2002 Vergleich v4 v6 32 Bit Adressen vorgeschriebene Headerlänge Broadcast manuelle Adressvergabe Fragmentierung durch Router UDP: Länge = Daten + Header Adressvergabe endgültig 128 Bit Adressen verkettete Header Anycast besserer Transport v. Audio u. Video schnellerer Transport von Daten mobiler Einsatz verbesserte Erkennung v. Engpässen verbesserte Flusskontrolle Autokonfiguration Fragmentierung nur durch Absender UDP: Länge = Daten Adressvergabe zeitlich begrenzt bei Missbrauch Rücknahme d. Adresse Belkis & Alexa 28/29
Quellen 20.12.2002 Quellen und weiterführende Literatur Hans Peter Dittler: IPv6 das neue Internetprotokoll Technik Anwendung Migration, dpunkt.verlag, 2., aktualisierte und erweiterte Auflage 2002 (alle Abbildungen aus diesem Buch) Douglas E. Comer: Internetworking with TCP/ IP Principles, protocols, and architectures, Volume 1, Prentice Hall, 4. Edition 1995 Michael Santifaller: TCP/ IP und ONC/ NFS Internetworking mit Unix, Addison- Wesley, 4. aktualisierte und erweiterte Auflage 1995 www.ipv6forum.com www.teltarif.de/cebit/ipv6.html www.ipv6-net.org/ Belkis & Alexa 29/29