IPv6/Motivation

Motivation

IPv6 Gründe für ein neues Internet-Protokoll ICANN schaltet Rootserver mangels IP Adressen ab!

Verfügbare IPv4-Adressen

Gründe für ein neues Internet-Protokoll

IPv4 bietet einen Adressraum von etwas über vier Milliarden IP-Adressen

• 232 = 4.294.967.296
• 3.707.764.736 können verwendet werden, um Computer und andere Geräte direkt anzusprechen

In den Anfangstagen des Internets

• galt dies als weit mehr als ausreichend
  • da es nur wenige Rechner gab, die eine IP-Adresse brauchten

Unvorhergesehenen Wachstums und Adressenknappheit

• Aufgrund des unvorhergesehenen Wachstums des Internets herrscht heute aber Adressenknappheit
• Im Januar 2011 teilte die IANA der asiatischen Regional Internet Registry APNIC die letzten zwei frei zu vergebenden Netze zu
• Der verbleibende Adressraum wurde gleichmäßig auf die regionalen Adressvergabestellen verteilt
• Darüber hinaus steht den regionalen Adressvergabestellen kein weiterer IPv4-Adressraum mehr zur Verfügung

Historische Entwicklung (Routing)

Die historische Entwicklung des Internets wirft ein weiteres Problem auf

Fragmentierung des Adressraums

• Durch die mehrmals geänderte Vergabepraxis von Adressen ist der IPv4-Adressraum inzwischen stark fragmentiert
• d. h., häufig gehören mehrere nicht zusammenhängende Adressbereiche zur gleichen organisatorischen Instanz.

Lange Routingtabellen

• Dies führt in Verbindung mit der heutigen Routingstrategie (Classless Inter-Domain Routing) zu langen Routingtabellen
• auf welche Speicher und Prozessoren der Router im Kernbereich des Internets ausgelegt werden müssen

Prüfsummen

• Zudem erfordert IPv4 von Routern, Prüfsummen jedes weitergeleiteten Pakets neu zu berechnen, was eine weitere Prozessorbelastung darstellt

Aus diesen Gründen begann die IETF bereits 1995 die Arbeiten an IPv6

• Im Dezember 1998 wurde IPv6 mit der Publikation von RFC 2460 auf dem Standards Track offiziell zum Nachfolger von IPv4 gekürt

Entwicklungen

Jeder Haushalt mehrere

                       Planetarische Internets

Internet-Endgerät

• Vielleicht wie das Telefon? Interplanetary Gateways
• Vielleicht das Telefon?

Interplanetary Channel Protocol Internet wird zunehmend in * .earth? .mars? IPv4? IPv6? Funktionen und Verhaltensweisen des Alltags „hineinwachsen“ Projekt ist Bestandteil der Mars Missions Pläne der USA Internetfähigkeit wird zu einem Gerät genauso gehören wie ein Stromanschluss

Neue Internet-Endgeräte

• WebTV, Palm-Pilot, Nokia,Sony, Nintendo, Sega games
• Tragbare und anziehbare Computer
  • Hardwear?
  • Underware?

Neue Anforderungen

Neue Internet-Dienste im LAN, MAN, WAN

• VPNs, QoS, Security, IP-Mobilität

Neue Entwicklungstrends

• Smart Home Appliances, Interaktive Spiele, Peer2Peer

Internet Dienstleistungen im Mobilfunk

„Erschöpfung“ des IPv4 Adressvorrates

Internet Protokoll IPv4

Eingeschränkte Nutzbarkeit

• Adressraum
• QoS
• Security
• Mobiltätsunterstützung
• Effizienz
• Erweiterbarkeit des Protokolls

Designanforderungen

Umfangreicher, “zukunftssicherer” Adressraum

• Hierarchische Adressierung und effiziente Adressvergabe

Begrenzung der Größe der „Routing Tabellen“

QoS Unterstützung

Inhärente Security

Mobility Support auf IP-Ebene

Auto-Konfiguration

• Plug-and-Play auf Netzwerkebene

Erweiterbarkeit des Protokolls

Motivation für IPv6

Unterstützung von Millarden von Hosts

• Möglichkeit für Hosts auf Reise zu
• auch bei ineffizienter Nutzung des gehen

Adressraums * ohne Adressänderung

Reduzierung des Umfangs der Routing- Automatische IP-Adressvergabe Tabellen * Neighbor (Router, Rechner..) Discovery

Vereinfachung des Protokolls Möglichkeit für das Protokoll zukünftig

• damit Router Pakete schneller abwickeln weiterzuentwickeln

können Unterstützung der alten und neuen Höhere Sicherheit Protokolle

• Authentifikation und Datenschutz * Koexistenz für (viele) Jahre

Mehr Gewicht auf Dienstarten

• insbesondere für Echtzeitanwendungen

Unterstützung von Multicasting

• durch die Möglichkeit den Umfang zu definieren

Implementierungen Endgeräte

IPv6 Implementierungen liegen für (nahezu) jedes Betriebssystem vor

• Sebst Windows XP wurde schon mit IPv6 Code ausgeliefert

Viele Router-Hersteller bieten IPv6 Produkte

• Cisco annoncierte in 1Q2001 ihr IPv6 Produktionsrelease für alle IOS Systeme
• Juniper (4Q2001) und Hitachi unterstützen IPv6 in Hardware
• Ericsson/Telebit verkauft seit Jahren funktionsfähige „Vollimplementierung“

Probleme bei älteren/preiswerten SOHO-Produkten

IPv6 erfüllt die aktuellen Anforderungen

• IPv6 ist zukunftssicher
• Skaliert mit weiter wachsenden Zahl von Endgeräten
• IPv6 wird DAS Netzwerkprotokoll im Internet

Netzbetreiber sollte sich mit IPv6 beschäftigen und eine Migrationsstrategie erarbeiten

IPv6 - Einführung 25

Neue Eigenschaften von IPv6

Vergrößerung des Adressraums

• von IPv4 mit 232 (≈ 4,3 Milliarden = 4,3·109) Adressen auf
• 2128(≈ 340 Sextillionen = 3,4·1038) Adressen bei IPv6
• Vergrößerung um den Faktor 296 (≈7,9·1028).

Vereinfachung und Verbesserung des Protokollrahmens

• entlastet Router von Rechenaufwand

Zustandslose automatische Konfiguration von Ipv6-Adressen

• zustandsbehaftete Verfahren wie DHCP werden damit in vielen Anwendungsfällen überflüssig

Mobile IP

• sowie Vereinfachung von Umnummerierung und Multihoming

Implementierung von IPsec

• innerhalb des Ipv6-Standards
• Dadurch wird die Verschlüsselung und die Überprüfung der Authentizität von IP-Paketen ermöglicht

Unterstützung von Netztechniken

• Quality of Service
• Multicast

Ende-zu-Ende-Prinzip

• hauptsächliche Motivation zur Vergrößerung des Adressraums

Zentrales Designprinzip des Internets

• Nur die Endknoten des Netzes sollen aktive Protokolloperationen ausführen
• Das Netz zwischen den Endknoten ist nur für die Weiterleitung der Datenpakete zuständig
• Das Internet unterscheidet sich hier wesentlich von anderen digitalen

Datenübertragungsnetzwerken wie z. B. GSM

• Dazu ist es notwendig, dass jeder Netzknoten global eindeutig adressierbar ist

Network Address Translation (NAT)

• Heute übliche Verfahren wie NAT verletzen das Ende-zu-Ende-Prinzip
• Umgehen derzeit die IPv4-Adressknappheit
• Sie ermöglichen den so angebundenen Rechnern nur ausgehende Verbindungen aufzubauen
• Aus dem Internet können diese hingegen nicht ohne Weiteres kontaktiert werden

Einschränkungen durch NAT

• IPsec und Protokolle auf höheren Schichten verlassen sich auf das Ende-zu-Ende-Prinzip

– z. B. FTP und SIP

• Sind mit NAT nur eingeschränkt oder durch Zusatzlösungen funktionsfähig

Paradigmenwechsel für Heimanwender

Anstatt vom Provider nur eine einzige IP-Adresse zugewiesen zu bekommen und über NAT mehrere Geräte ans Internet anzubinden,

• bekommt der Anwender den global eindeutigen IP-Adressraum für ein ganzes Teilnetz zur Verfügung gestellt,
• so dass jedes seiner Geräte eine IP-Adresse aus diesem erhalten kann

Aktive Teilnahme am Netz

• Damit wird es für Endbenutzer einfacher, durch das Anbieten von Diensten aktiv am Netz

teilzunehmen.

Lösung der Probleme durch NAT

• Zudem entfallen die Probleme, die bei NAT durch die Adressumschreibung entstehen

Wahl der Adresslänge

Faktoren bei der Wahl der Adresslänge

• Größe des zur Verfügung stehenden Adressraums

Abwägung

• Protokoll-Overhead

– pro Datenpaket müssen Quell- und Ziel-IP-Adresse übertragen werden – Längere IP-Adressen führen zu erhöhtem Protokoll-Overhead

• Wachstum des Internets Rechnung tragen

Routing

• Einer Organisation nur ein einziges Mal Adressraum zuweisen müssen
• Verhinderung der Fragmentierung des Adressraums

Autokonfiguration und Umnummerierung

• Autokonfiguration, Umnummerierung und Multihoming vereinfachen
• Festen Teil der Adresse zur netzunabhängigen eindeutigen Identifikation eines Netzknotens reservieren
• Die letzten 64 Bit der Adresse bestehen daher in der Regel aus der EUI-64 der Netzwerkschnittstelle des Knotens