Entstehung und Anwendung des Internet-Protokolls IPv6

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung- Zielsetzung und Vorgehen

2 IPv6 - Das Internetprotokoll der Zukunft
2.1 Entstehung und Entwicklung des IPv6
2.2 Routing und Referenzmodelle

3 Umstellung von IPv4 auf IPv6
3.1 Vergleich von IPv4 und IPv6
3.1.1 Adresserweiterung
3.1.2 Hosts, DHCP
3.1.3 Header
3.1.4 Adressarten
3.2 Migrationsverfahren und Einführungsstrategie für IPv6
3.3 Zweck und Vorteile des IPv6

4 IPv6 in der Praxis
4.1 Anwendungsbeispiele
4.1.1 Comcast

5 Resümee und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb.1: Vergleich IPv4 und IPv6

Abb.2: Strukturvergleich Kopffeld (Header) IPv4 und IPv6

Abb.3: Bei Comcast erwartete IPv6 Übergangsphasen

1 Einleitung- Zielsetzung und Vorgehen

Im Rahmen der vorliegenden Facharbeit ist es ein Anliegen das Internet-Protokoll IPv6 näher zu beleuchten und sich mit seiner Entstehung und Anwendung auseinanderzusetzen.

Das IPv6 ist nun seit mehreren Jahren in Verwendung und entspricht dem Nachfolger des IPv4, das jedoch zu einem gewissen Zeitpunkt nicht mehr den Anforderungen gewachsen war. Es wurden Reparaturmaßnahmen durchgeführt, um IPv4 weiter nutzen zu können- verschiedene Arbeitsgruppen haben jedoch auch an dem Entwurf eines vollständig neuen Protokolls gearbeitet, welches die bestehenden Mängel beseitigen und zum anderen einige ungünstige Eigenschaften der bisherigen IPv4-Protokolle nicht mehr enthalten sollte¹.

Im Folgenden wird zunächst in Kapitel 2 die Entstehung und Entwicklung des IPv6 und die Notwendigkeit seiner Einführung (2.1) besprochen, sowie das Routing und die Referenzmodelle ISO/OSI und TCP/IP (2.2) erläutert. Kapitel 3 beschäftigt sich mit der Umstellung von IPv4 auf IPv6. Die beiden Protokolle werden verglichen (3.1) und es wird auf die Adresserweiterung (3.1.1), Hosts, DHCP (3.1.2), Header (3.1.3) und Adressarten (3.1.4) näher eingegangen. Die Migrationsverfahren und Einführungsstrategien für IPv6 (3.2), sowie der Zweck und die Vorteile dessen (3.3) werden ebenfalls in Kapitel 3 behandelt. Das 4. Kapitel steigt in die Praxis des IPv6 ein, nennt Anwendungsbeispiele (4.1) und stellt Comcast Corporation und die von ihnen erwarteten IPv6 Übergangsphasen vor (4.1.1). Es folgen Kapitel 5 mit einem Resümee und Ausblick und das Literaturverzeichnis.

2 IPv6 - Das Internetprotokoll der Zukunft

2.1 Entstehung und Entwicklung des IPv6

Das Internet-Protokoll IPv6 entspricht der neuen Generation des IPv4, weshalb es auch IPnG (IP next generation) bezeichnet wird², wobei im Folgenden jedoch ausschließlich der Begriff IPv6 genutzt wird. Es war abzusehen, dass sich der IP-Adressraum, besonders durch das schnelle Wachstum der mobilen Datenkommunikation, erschöpfen würde- somit wurde das neue IP-Protokoll IPv6 definiert, das langfristig die ausgeschöpfte Version IPv4 ablösen soll³. Ziel war es jedoch nicht nur, die Probleme der Adressknappheit zu lösen, sondern auch die ineffiziente Fragmentierung zu verbessern, ein Mobile-IP-Konzept zu entwerfen und eine Antwort auf die Multicast-Anforderungen der heutigen geschäftlichen Kommunikation zu geben⁴.

Das klassische Internet-Protokoll IP, das auch IPv4 (v4 steht für Version 4) bezeichnet wird, stieß aufgrund der Adresslänge von nur 32 Bits an seine Grenzen, wobei zugleich der Bedarf an erhöhter Sicherheit, sowie an Unterstützung von Multimedia- und Echtzeitanwendungen bestand⁵.

Die Entwicklung von TCP/IPv6 (Transmission Control Protocol/Internet Protocol Version 6) begann bereits im Jahr 1993 und bietet einen Adressbereich von 128 Bit, womit man wesentlich mehr Rechner im Internet mit IP-Adressen versehen kann, wobei der bei IPv4 begrenzte Adressraum mit einer maximalen Anzahl von 4,295 Milliarden Geräten auf ca. 340 Sextillionen aufgestockt wurde⁶. Bei TCP/IP handelt es sich nicht um die Beschreibung eines einzelnen Protokolls, sondern um eine ganze Familie von Protokollen, welche offiziell Ende 1983 als eine Sammlung von einzelnen Protokollen vorgestellt wurde, die den Standard bilden sollten⁷.

Im Allgemeinen definiert das Internet-Protokoll einen unzuverlässigen verbindungslosen Übertragungsmechanismus, wobei das IP durch das Transmission Control Protocol (TCP, TCP/IP) sowie das User Datagram Protocol (UDP) auf Transportebene geprägt wurde⁸.

Heutzutage werden jedoch nicht nur in Asien die IPv4-Adressen bereits knapp, auch allgemein kann der Adressraum des IPv4-Protokolls nicht genügen, weil zu einer exponentiell größer werdenden Anzahl von neuen benötigten IP-Adressen ein großer Teil des IP-Adressraums nicht nutzbar ist, da er für Sonderaufgaben (Multicast) zugeteilt ist oder zu großen Subnetzen gehört⁹, worauf in Kapitel 3.1.4 näher eingegangen wird.

IPv6 definiert laut Lohr die Einhaltung von Qualitätsstufen, wofür jedoch das Netzwerk diesen Standard vollständig unterstützen muss¹⁰. Wie bereits erwähnt, begann die Entwicklung eines Nachfolgers für das Protokoll IPv4 in den frühen 1990er Jahren- durch die Internet Engineering Task Force (IETF), wobei gleichzeitig mehrere unterschiedliche Ansätze gestartet sind, die alle das gleiche Ziel hatten, die Einschränkungen durch den zu knappen Adressbereich zu beheben und neue Funktionen hinzuzufügen- das neue Protokoll konnte nicht IPv5 genannt werden, weil die Versionsnummer 5 für ein experimentelles Stream-Protokoll reserviert war (ST2, RFC 1819)¹¹.

2.2 Routing und Referenzmodelle

Bevor im weiteren Verlauf näher auf die Umstellung von IPv4 zu IPv6 eingegangen wird, ein Vergleich zwischen beiden gezogen wird und die Vorteile des IPv6 behandelt werden, sollten zunächst das Routing und die Referenzmodelle ISO/OSI und TCP/IP angeführt werden, weil durch die Recherche klar wurde, welch hohe Relevanz diese Themen für den weiteren Verlauf der vorliegenden Arbeit haben:

Routing bezeichnet laut Comer den Prozess der Auswahl eines Leitweges, über den Pakete übertragen werden, wobei Router den Computer bezeichnet, der diese Wahl trifft¹². Hunt unterscheidet Routing in drei unterschiedliche Modelle, auf die im Folgenden näher eingegangen wird:¹³

Minimales Routing wird bevorzugt und verwendet, wenn ein Netzwerk von anderen TCP/IP-Netzwerken vollständig isoliert ist. Normalerweise wird eine minimale RoutingTabelle aufgebaut, wenn die Netzwerkschnittstelle konfiguriert wird, wobei für jede Schnittstelle eine Route in die Tabelle eingetragen wird. Wenn nun das Netzwerk keinen direkten Zugriff auf andere TCP/IP-Netzwerke besitzt und ohne Subnetze auskommt, ist dies wahrscheinlich die einzige Routing-Tabelle, die benötigt wird.

Statisches Routing wird bei Netzwerken mit einer beschränkten Anzahl von Gateways zu anderen TCP/IP-Netzwerken verwendet, die dann über das statische Routing konfiguriert werden können, wobei wenn ein Netzwerk nur ein Gateway besitzt, eine statische Route die beste Wahl darstellt. Statische Routing-Tabellen werden von Hand angelegt, und passen sich Netzwerkänderungen nicht an, wodurch sie sich am besten eignen, wenn sich die Routen nicht ändern.

Dynamisches Routing sollte bei einem Netzwerk mit mehreren möglichen Routen zu einem Ziel verwendet werden. Dynamische Routing-Tabellen werden aus den Informationen aufgebaut, die Routing-Protokolle miteinander austauschen. Diese verteilen Informationen, mit denen Routen dynamisch an sich ändernde Netzwerkbedingungen angepasst werden. Komplexe Routing-Situationen werden von Routing-Protokollen bedeutend schneller und genauer verarbeitet, als dies ein Systemadministrator tun könnte. Sie weichen automatisch auf eine Alternativroute aus, wenn die primäre nicht einsatzbereit ist, und sind auch so entworfen, dass sie entscheiden, welches die beste Route zum Ziel ist.

Damit jeder Rechner für die Kommunikation mit allen anderen Rechnern unterschiedlicher Hersteller offen (bereit) ist, wurde bereits ab Mitte der 1970er Jahre von der Vernetzung offener Systeme- also von Open System Interconnection (OSI)- gesprochen und nach einem Modell für ihre Verwirklichung gesucht- dieses wird auch ISO/OSI-Referenzmodell bezeichnet, was Erlenbach folgendermaßen erläutert:¹⁴

Die Definition von Schichten in solchen Referenzmodellen dient dazu, dass komplex wirkende Kommunikationssysteme in ihrer Funktionalität aufgespaltet werden können und dann leichter zu Einzelteilen bearbeitet werden können. Das OSI-Modell besteht aus sieben Schichten, die sich wie folgt zusammensetzen:

1.Bitübertragung (physical layer), 2.Sicherung (data link layer), 3.Vermittlung (network layer), 4.Transport (transport layer), 5.Sitzung (session layer), 6.Darstellung (presentation layer), 7.Anwendung (application layer).

Zeitlich noch vor dem OSI-Referenzmodell ist das TCP/IP-Modell entstanden, weshalb auch die Erfahrungen des TCP/IP-Modells mit in die OSI-Standardisierung eingeflossen sind, obwohl es im Gegensatz zum OSI-Modell nur aus vier Schichten besteht, nämlich Application Layer, Transport Layer, Internet Layer und Network Layer.¹⁵

[...]

¹ Vgl. Wiese(2002), S.6.

² Vgl. Badach/Hoffmann(2007), S.233.

³ Vgl. Jung/Warnecke(Hrsg.)(1998 und 2002), S.90.

⁴ Vgl. Böhmer(2005), S.32.

⁵ Vgl. Badach/Hoffmann(2007), S.233.

⁶ Vgl. Erlenbach(2009), S.13.

⁷ Vgl. Becker(2003), S.17f.

⁸ Vgl. Böhmer(2005), S.30.

⁹ Vgl. Erlenbach(2009), S.13.

¹⁰ Vgl. Lohr(2009), S.119.

¹¹ Vgl. Hagen(2009), S.4.

¹² Vgl. Comer(2011), S.135.

¹³ Vgl. Hunt(2003), S.185.

¹⁴ Vgl. Erlenbach(2009), S.28.

¹⁵ Vgl. Erlenbach(2009), S.28.