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IPv6. Die nächste Generation des Internetprotokolls IP

Hausarbeit 2014 28 Seiten

Informatik - Internet, neue Technologien

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

II Abkürzungsverzeichnis

III Abbildungsverzeichnis

1. Relevanz des Internetprotokolls Version
1.1 Historie der Internetprotokolle
1.2 IPv6 – Notwendigkeit & Nutzen der nächsten Generation IP

2. Architektur und Dynamik von TCP/IP-Netzwerken
2.1 Struktur des TCP/IP-Modells
2.2 Kommunikation innerhalb von TCP/IP-Netzwerken

3. Header-Struktur und Adressierung
3.1 Der IPv6 Header
3.1.1 Aufbau des Basis-Headers
3.1.2 Verkehrsklassen
3.1.3 Hop-by-Hop Erweiterungsheader
3.2. IPv6 Adressen
3.2.1 Adressnotation
3.2.2 Adressarten
3.2.3 Adresskomponenten - Subnetz und Interface-ID

4. Adresskonfiguration
4.1 Statische Konfiguration
4.2 Stateless Autokonfiguration
4.3 DHCPv

5. Implementierungsstatus IPv6 in der Praxis

IV Literaturverzeichnis

II Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

III Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Einordnung TCP/IP-Modell

Abb. 2: IPv6 Basic-Header

Abb. 3: IPv6 Header-Feld Class

Abb. 4: Service-Klassen-Beispiele IPv6

Abb. 5: Arten von Erweiterungsheadern

Abb. 6: IPv6 Präfix und Interface-ID

Abb. 7: Zuständigkeitsbereiche der Regional Internet Registries

Abb. 8: IPv6 Präfixe

Abb. 9: IPv6 Adressarten

Abb. 10: IPv6 Subnetz und Interface-ID

Abb. 11: IPv6 EUI-64-Format

1. Relevanz des Internetprotokolls Version 6

Während der Chief Information Officer (CIO) in der Sky Lounge in Zürich Platz nimmt, empfängt sein Smartphone die fehlenden Statistiken seines Büros in Dublin. Die ausschweifenden Ausführungen des Chief Financial Officers (CFO) nutzt er, um die Sonnensegel auf seiner Dachterrasse in Frankfurt auszufahren und die Temperatur des Kühlschranks zu überprüfen, schließlich sollte ein Champagner wohl temperiert sein - was ein Spaß! Ein Blick nach vorn, den Online Check-In könnte er eigentlich auch noch machen. Nach ein paar Angaben hält er zufrieden den Barcode des Boarding Passes „in Händen“. Zufrieden koppelt er nun das Smartphone mit den Displays im Raum und beginnt seinen Bericht.

Die Informationen und Daten, die der CIO während dieser Vorgänge angefragt, erhalten und versendet hat, sind in gefühlter Echtzeit an den Ort ihrer Bestimmung gelangt. Die Ermöglichung dieser Vorgänge erfolgt mit Hilfe einer Vielzahl von Internetprotokollen und Diensten, die die Wege und Verzweigungen auf den Datenhighways des 21. Jahrhunderts steuern. Diese Protokollsammlung wird allgemein als TCP/IP bezeichnet, wobei die beiden Abkürzungen die zwei Hauptprotokolle dieser Familie repräsentieren - das Transmission Control Protocol (TCP) und das Internetprotokoll (IP), auf die im späteren Verlauf noch detailliert eingegangen wird. Die Version des Internetprotokolls, wie sie heute noch in den meisten Netzwerken zu finden ist, wird als Internet Protokoll der Version 4 (IPv4) bezeichnet. Im Vergleich zu der Vielzahl an technologischen Entwicklungen der letzten Jahrzehnte ist IPv4 eine der wenigen, wenn nicht sogar die Technologie, die dem Hype von ständigen Adaptionen und Weiterentwicklungen getrotzt hat und von den Anfängen der Netzwerkkommunikation bis heute überdauert hat.

Warum reden wir dann über „Das Internetprotokoll der nächsten Generation“ (IPnG), das im Übrigen bereits einen Namen hat - IPv6 (Internet Protocol Version 6)? Diese Arbeit befasst sich mit Notwendigkeit, Funktionsweise und Nutzen von IPv6. Dafür wird im ersten Abschnitt zunächst ein Einblick in die Historie der Internet-protokolle (1.1) gegeben und Notwendigkeit und Nutzen für IPv6 aufgezeigt (1.2). Danach wird die Struktur von TCP/IP-Netzwerken erläutert (2.1) und die Grundprinzipien der TCP/IP-Kommunikation aufgezeigt (2.2). Diese Grund-lagen dienen als Hintergrund zur Header-Struktur von IPv6 (3.1ff) sowie der IPv6 Adressierung (3.2ff). Daran anschließend werden mit Statischer Konfiguration (4.1), Stateless Autokonfiguration (4.2) und DHCPv6 (4.3) die Möglichkeiten der IPv6 Konfiguration vorgestellt, bevor zum Schluss noch einmal auf den aktuellen Implementierungsstatus und die Bedeutung von IPv6 in der Zukunft eingegangen wird (5.).

1.1 Historie der Internetprotokolle

„Wie könnten Daten in einem Netzwerk, in dem einzelne Übertragungs-strecken nicht mehr verfügbar sind, dennoch ihr Ziel erreichen?“ Mit dieser Problemstellung des amerikanischen Verteidigungsministeriums wurde die Advanced Research Project Agency (ARPA) 1968 im Rahmen eines Forschungs-projekts beauftragt. Die zu entwickelnde Netzwerkstruktur sollte eine Möglichkeit schaffen, im Verteidigungsfall auch dann noch kommunizieren zu können, wenn Teilstrecken und einzelne Zugangspunkte zerstört sind - über eine andere Übertragungsstrecke oder über die Erweiterung des Netzwerks von neuen Stand-punkten aus.

Das sogenannte ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) wurde als dezentrales Servernetzwerk konstruiert, in dem Daten sich ihre Wege mit Hilfe von Protokollen selbst suchen. Das Netzwerk konnte also nie komplett zerstört werden, da immer noch Teilpakete unterwegs und Übertragungsstrecken intakt waren. Weiterhin gestattete das Netzwerk eine Hardware- und Betriebssystem unabhängige Kommunikation. Das für die Datenübertragung im ARPANET zuständige Vorläuferprotokoll von TCP/IP war das Network Control Protocol (NCP) (nach BECKER 2003, S.17).

Im Verlauf der Jahre 1969 bis 1971 wurden nach und nach die größten Universitäten der USA sowie einige Forschungsinstitute über das ARPANET verbunden: „1971: 15 nodes (23 hosts): UCLA, SRI, UCSB, Univ. of Utah, BBN, MIT, RAND, SDC, Harvard, Lincoln Lab, Stanford, UIU (C), CWRU, CMU, NASA (Ames)“ (ZAKON 1997, S.2) Dieses Forschungsnetzwerk stellt den Ursprung des Internets dar, welches aus dem ARPANET hervorging. Im Jahre 1973 wurde über das ARPANET die erste internationale Verbindung zur Universität in London sowie dem Royal Radar Establishment in Norwegen hergestellt (nach ZAKON 1997, S:2).

Die TCP/IP Protokolle lösten im Jahre 1983 das NCP ab und bilden seit dem die Standard-Protokollsammlung für den Datenaustausch im Internet. Dabei wurde NCP in TCP für die Transportfunktionen und IP für die Adressierung aufgeteilt. In den 90er Jahren wurde das ARPANET in Internet umbenannt und für den kommerziellen Gebrauch freigegeben. Im Jahre 1991 wurde die von Tim Berners-Lee am CERN (Europäisches Kernforschungszentrum) in Genf entwickelte grafische Oberfläche, das World Wide Web (WWW) eingeführt. Zuvor hatte der Datenaustausch auf Basis von Textdokumenten stattgefunden. Die Einführung von TCP/IP sowie die Entwicklung des WWW führten zum Internet, wie es heute im 21. Jahrhundert verwendet wird.

Eine detailliertere Dokumentation der Entwicklung des Internets kann dem RFC 2235 „Hobbes‘ Internet Timeline“ (vgl. ZAKON 1997) entnommen werden. Neben allgemeinen und zum Teil amüsanten Meilensteinen listet das RFC 2235 auch die Online-Gänge der Nationen sowie die Anzahl der Hosts im Internet bis zum Jahre 1997.

1.2 IPv6 – Notwendigkeit & Nutzen der nächsten Generation IP

Als Technologie mit militärischem Hintergrund waren ARPANET und NCP sowie auch TCP/IP ursprünglich nicht für die kommerzielle Nutzung vorgesehen. Die Konstruktion glich einem „Geheimpfad“, dessen Abzweigungen und Ausgänge in einem überschaubaren Rahmen erweiterbar waren IPv4 ermöglicht theoretisch mit seinem 32 Bit Adressraum eine Vergabe von rund 4,3 Milliarden (2³²) verschiedene IP-Adressen. Während diese Obergrenze in den 80er Jahren noch utopisch hoch - und für die tatsächliche Verwendung auch viel zu komplex - erschien, warnten bereits 1990 erste Stimmen vor der Adressverknappung. (nach DITTLER 2002, S.2) Zwar wären auch 4,3 Milliarden Adressen bei einer aktuellen Bevölkerung von rund 7,2 Milliarden Menschen (vgl. DPVM 2014) irgendwann nicht mehr ausreichend, die Adressknappheit hat jedoch komplexere Hintergründe:

Historisch bedingt wurden rund 60 Prozent aller verfügbaren IPv4 Adressen an amerikanische Organisationen und Institutionen vergeben und die restlichen 40 Prozent an die übrigen Nationen. Damit besitzen lediglich 5 Prozent der Welt-bevölkerung 60 Prozent der verfügbaren Adressen. (vgl. HAGEN 2006, S.5). Daraus folgt, dass viele Unternehmen und Organisationen über wesentlich größere Adressräume verfügen, als sie eigentlich benötigen. Doch die Vergabe ist nicht mehr rückgängig zu machen und eine Umverteilung der vergebenen IPv4 Adressen ist praktisch unmöglich. (nach HAGEN 2006, S.6)

Mit der Einführung von Network Address Translation (NAT) im Jahre 1999 wurde eine Möglichkeit geschaffen, über den Aufbau privater Netzwerke, mit wenigen öffentlichen IPv4-Adressen Internetzugang für viele Anwender mit privaten IP-Adressen herzustellen. Da diese Methode jedoch nicht für alle Bereiche verwendet werden kann und für Heimnetzwerke eine relativ aufwändige Konfiguration darstellt, handelte es sich hierbei nur um eine kurzfristige Lösung. (nach HAGEN 2006, S. 6)

Eine weitere Ursache für den Bedarf an einer Erweiterung des Adressraums stellt die steigende Netzwerkbelastung dar. Diese resultiert aus dem explosions-artigen Anstieg an Rechnern und Anwendern im Internet sowie der Tendenz zur dauerhaften Konnektivität. Neben Servern, Rechnern und Smartphones integrieren immer mehr Hersteller von elektronischen Produkten IP-fähige Netzwerkkarten in ihre Geräte. Der Nutzen hierfür liegt klar in der Steuerung und Wartung dieser Geräte per Fernzugriff. Jedoch fordert diese Entwicklung im Bereich der IP-Anwendungen nun mehr denn je eine Erweiterung des Adressraums.

In den vergangenen Jahren haben zudem zahlreiche weitere multimediale Anwendungen im Internet wie beispielsweise VoIP (Voice-over-Internet Protocol), Audio und Video neue Anforderungen an Transport und Adressierung von Daten-paketen gestellt, die in diesem Umfang bei der Entwicklung der Transportprotokolle nie vorgesehen waren. Möglichkeiten wie die Kommunikation von Kühlschränken und Autos über IP waren zu Zeiten der der Definition von IPv4 nie vorgesehen.

Die militärischen Geheimpfade des ARPANETS sind längst zu einer starkfrequentierten und kommerziell genutzten Datenautobahn geworden, auf denen neben Servern und Rechnern nun auch Mobiltelefone, Fahrzeuge, Multimediageräte und Haushalts-geräte interagieren. Der Bedarf geht somit aus den Faktoren ineffiziente Adress-vergabe, wachsende (Online-)Weltbevölkerung, ständige Verfügbarkeit, Multi-Media-Anwendungen und steigende Geräteanzahl mit eigener IP-Adresse hervor. Da diese Entwicklung bereits zu Beginn der 90er Jahre erkannt wurde, startete die IETF (Internet Engineering Task Force) 1992 damit, zum Entwurf von Konzepten für IPnG, das Internetprotokoll der nächsten Generation (IP next Generation), aufzurufen. Dieser Aufruf forderte den Ausbau der Kapazitäten von IPv4. Nach mehreren eingereichten Vorschlägen, Entwürfen und Überarbeitungen wurde IPv6 im August 1998 als Draft Standard im RFC 2460 veröffentlicht. (nach HAGEN 2006, S.4) Das IPnG sollte neben einer nachhaltigen Erweiterung des Adress-raums die bewährten Methoden von IPv4 beibehalten und weitere Funktionalitäten ermöglichen. Diese Anforderungen wurden von den Entwicklern von IPv6 erfüllt: „They retained the strengths of IPv4, extended the address space from 32 bits to 128 bits, and added functionality that is missing in IPv4.“ (HAGEN 2006, S.ix). Namenstechnisch ist der Versionssprung IPv4 zu IPv6 einem experimentellen Protokoll für eine optimierte Video- und Audioübertragung mit der Bezeichnung IPv5 geschuldete, die jedoch keine große Verbreitung fand. (nach DITTLER 2002, S. 8)

IPv6 dient als Nachfolger von IPv4 also immer noch dem verbindungslosen Austausch einzelner Datenpakete zwischen einem Empfänger und einem Sender im Internet. Dabei ist die mögliche Anzahl an Empfängern und Sendern durch die Erweiterung des Adressraums auf 128 Bit gestiegen. Zusammengehörige Daten-pakete können auch bei IPv6 weiterhin unterschiedliche Wege wählen. IPv6 sorgt weder für die Dokumentation der Wegwahl noch für die Sicherstellung der voll-ständigen Übermittlung. Hierfür werden andere Dienstprotokolle der TCP/IP-Familie verwendet. Allerdings bietet IPv6 zahlreiche Klassifizierungsoptionen sowie Bereiche im Header - sozusagen dem Beipackzettel des Datenpakets - die das Paket mit gewissen Informationen für eine bevorzugte Wegwahl ausstatten. Am Beispiel der Datenautobahn kann man sagen, dass in einem Konvoi an Paketen jedes Fahrzeug einen anderen Weg wählt. Dabei versieht IPv6 bzw. IP allgemein jedes einzelne Paket mit Informationen über Herkunft, Zielbestimmung und auch Informationen wie die Reihenfolge im Konvoi oder sogar in IPv6 einer Priorität, mit der das Paket behandelt werden soll. Welchen Weg ein Fahrzeug gewählt hat und ob es tatsächlich am Zielort eingetroffen ist, fällt jedoch nicht in den Zuständigkeitsbereich von IP.

2. Architektur und Dynamik von TCP/IP-Netzwerken

Um den Aufbau und Funktionsweise von IPv6 zu verstehen, sind zunächst einige netzwerktechnische Grundlagen im Bereich TCP/IP zu schaffen. Diesem Anspruch sollen die folgenden beiden Abschnitte gerecht werden.

2.1 Struktur des TCP/IP-Modells

Zunächst ist die Begrifflichkeit von TCP/IP einmal genauer zu beleuchten. Diese definiert allgemeinhin eine Vielzahl von Protokollen, die die Kommunikation zwischen zwei Rechnern ermöglichen und steuern. Nach HANSEN/NEUMANN (2005, S.613) ist dies die Bedeutung von TCP/IP im weiteren Sinne. Im engeren Sinne bezeichnet TCP/IP die zwei Schlüsselprotokolle der Internetarchitektur. Während das Internet Protocol (IP) insbesondere für die Adressierung der Daten im Netzwerk zuständig ist, steuert das Transmission Control Protocol (TCP) Verbindungsaufbau und -aufrechterhaltung und gewährleistet einen zuverlässigen Datentransport. Die Definition aller Protokolle der TCP/IP-Suite ist in sogenannten Requests for Comments (RFCs) dokumentiert.

Die verschiedenen Protokolle in TCP/IP-Netzwerken werden nach ihren jeweiligen Aufgaben in eine von insgesamt vier Schichten (Layers) des TCP/IP-Schichtenmodells eingeordnet. Diese Struktur ähnelt dem siebenschichtigen ISO/OSI-Referenzmodell. TCP/IP ist zwar älter als das ISO/OSI-Modell, so lassen sich aber trotzdem die Schichten der beiden Modelle miteinander vergleichen - bei TCP/IP werden einfach mehrere Funktionen des ISO/OSI-Modells in Schichten zusammengefasst. Abbildung 1 veranschaulicht die Gegenüberstellung von TCP/IP und ISO/OSI.

Abb. 1: Einordnung TCP/IP-Modell

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an HANSEN / NEUMANN 2005, S.613

Auf Grund der engen Verbindung von TCP/IP zum US-Verteidigungs-ministerium (Department of Defence), wird das TCP/IP Schichtenmodell in manchen Literaturwerken auch als DoD-Modell bezeichnet. (nach JARZYNA 2013, S. 18)

Im Folgenden seien nun die Funktionen und die wichtigsten Protokolle der einzelnen Schichten erwähnt. Diese Auflistung liefert zusätzlich auch einen guten Überblick über die Kommunikation der einzelnen Protokolle untereinander und somit für die Dynamik in TCP/IP-Netzwerken.

Die TCP/IP-Anwendungsschicht beinhaltet Dienste, die von einer Anwendung benötigt werden. Ein bekanntes Beispiel für eine TCP/IP-Anwendung ist ein Web-Browser, der zum Aufrufen einer Website benötigt wird. Ein Dienst, mit dem der Browser eine bestimmte Funktion ausführt, ist beispielsweise das Hypertext Transfer Protocol (HTTP), mit dem Dateien übertragen werden können. Somit stellt die TCP/IP-Anwendungsschicht Dienste für eine Anwendungssoftware bereit, die die Verbindung zwischen dem Computer und dem Netzwerk herstellen.

Die Transportschicht übernimmt nun die eigentliche Übertragung der von der Anwendungsschicht angefragten/bereitgestellten Daten bzw. muss „die Lieferung von Daten über ein Netzwerk garantieren“. (JARZYNA 2013, S.22). Dafür stehen zwei verschieden Protokolle zur Verfügung: Das verbindungsorientierte Transmission Control Protocol (TCP) sowie das verbindungslose User Datagramm Protocol (UDP).

Auf der Internetschicht wird die Wegfindung, also die Adressierung der Datenpakete zwischen Sender und Empfänger definiert. Hier stellt IP (Internet Protocol) das wichtigste Protokoll dar. Weiterhin ist auf dieser Schicht auch das ARP (Address Resolution Protocol) angesiedelt. Dieses übersetzt die IP-Adresse eines Computers in seine auf der Netzwerkkarte hinterlegte MAC-Adresse (Media Access Control Address). Ein weiteres Protokoll ist das, ICMP (Internet Conrol Message Protocol), das zur Übermittlung von Kurznachrichten verwendet wird. Die häufigste Verwendung ist hierbei die Übertragung von Informationen (z.B. Ping-Abfrage) und Fehlermeldungen.

Die Netzzugangsschicht enthält die Protokolle, die für den physischen Datentransport im Netzwerk zuständig sind. Diese Protokolle gehören nicht zwingend zur TCP/IP-Familie. Beispiele für Protokolle von Übertragungsmedien sind Ethernet, aber auch Protokolle, die den Netzzugang für Kabel und Stecker definieren.

2.2 Kommunikation innerhalb von TCP/IP-Netzwerken

Das bereits in Abschnitt 2.1 erwähnte ARP ist ein wichtiger Bestandteil von TCP/IP-Netzwerken, da die IP-Adresse an sich nur Hilfsmittel ist, um innerhalb eines großen Netzwerks einen Host selbstständig zu finden. Für die eigentliche Datenübertragung wird als Zieladresse die MAC- oder auch Hardware-Adresse eines Clients benötigt. Dieser vom Hersteller vergebene und unveränderbare 48 Bit-Code wird allgemein in 6 Blöcken à zweistelligen Hexadezimalzahlen dargestellt, beispielsweise 00-E0-29-E7-6B. (vgl. ZID 2014)

Um also in einem TCP/IP-Netzwerk Daten zwischen zwei Hosts aus zu tauschen, muss als Erstes die IP-Adresse des Zielrechners in die MAC-Adresse aufgelöst werden. Dazu wird zunächst überprüft, ob sich die MAC-Adresse des Zielrechners vielleicht noch im Speicher (Cache) des Sender-Rechners befindet. Ist dies nicht der Fall, wird zunächst im lokalen Netzwerk eine Rundsendung (Broadcast bzw. in IPv6 Multicast) gestartet. Die empfangenden Rechner vergleichen dann die gesuchte IP-Adresse mit der eigenen IP-Adresse. Findet eine Übereinstimmung statt, so gibt er seine MAC-Adresse zurück. Diese wird mit der entsprechenden IP-Adresse im Quellrechner Cache gespeichert und die Daten-übertragung kann gestartet werden. Bei der Datenübertragung innerhalb des gleichen Netzwerks spricht man von „Senden“.

Kann die MAC-Adresse im lokalen Netzwerk nicht gefunden werden, so wird die Anfrage an die IP-Adresse, die im Standard-Gateway eingetragen ist, gesendet. Mittels ARP wird diese IP-Adresse in die MAC-Adresse des Routers aufgelöst und die Anfrage an den Router übertragen. Die ursprüngliche Quell-Adresse wird dann durch die des Routers ersetzt, der nun außerhalb des lokalen Netzwerks nach der Zieladresse sucht. Ist diese gefunden (entweder in einem Rechner direkt oder wieder über den Router eines Remote-Netzwerks), setzt sich die Adressauflösung mittels ARP fort. Da es sich hierbei um eine Kommunikation mittels Routern handelt, spricht man hier von „Routing“. (nach BECKER 2003, S.32f)

Eine weitere Information, die in TCP/IP-Netzwerken benötigt wird, ist der zu verwendende Domain Name System-Server (DNS) Da IP-Adressen schwer zu merken sind, verwendet man für öffentliche IP-Adressen wie Website-Namen Adressen wie beispielsweise www.fom.de . Da diese Adressen zwar für Menschen lesbar sind, nicht aber für Hosts, muss in jedem Netzwerk ein Server genannt werden, der die hinter den Namensmasken liegenden IP-Adressen auflösen kann.

3. Header-Struktur und Adressierung

Nachdem die vorherigen Kapitel nun mit Entstehungshistorie, Notwendigkeit und technischer Einordnung eine gute Grundlage zum generellen Verständnis von Internetprotokollen gegeben haben, werden sich die folgenden Teile nun auf Aufbau und Funktionsweise von IPv6 befassen.

3.1 Der IPv6 Header

Die Kopfdatei, der sogenannte Header eines Datenpakets, das mittels TCP/IP übertragen werden soll, enthält alle für die Wegfindung relevanten Angaben. Der Header gleicht der Paketmarke bei einer Paketversendung via DHL, Hermes oder UPS.

3.1.1 Aufbau des Basis-Headers

Der Basis-Header von IPv6 umfasst 40 Bytes. Dieser enthält neben den jeweils 16 Bytes großen Quell- und Zieladressen (Source Address und Destination Address) nach IPv6-Struktur (siehe Abschnitt 3.2) ein Feld für die Version sowie weitere Felder, die für die Behandlung der gesamten Nachricht und für die Verkettung von zusammengehörenden Teil-Headern vorgesehen sind. Der Aufbau des Headers ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: IPv6 Basic-Header

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an DITTLER, 2002, S. 11

Das Versionsfeld dient der Zuordnung der verwendeten Internetprotokoll-Version (aktuell dient dieses Feld insbesondere der Ermöglichung der Koexistenz von IPv4 und IPv6).

Die Verkehrsklasse (Class) ermöglicht den priorisierten Transport bestimmter Datenpakete und wird im Abschnitt 3.1.2 noch näher erläutert.

Das Flusslabel (Flow Label) muss nicht zwingend befüllt werden. Es ist für die Übertragung mehrere zusammengehöriger Datenpakete, die eine spezielle Behandlung bedürfen, vorgesehen. Bei der traditionellen Paketversendung arbeiten Router nach dem „First come, first served“-Prinzip (wer zuerst kommt, malt zuerst). Gehen dabei beispielsweise einzelne Datenpakete innerhalb einer Folge von Sprach- oder Audiodateien verloren oder bleiben in der Warteschlange hängen, so wird die Datenqualität beim Empfänger vermindert. Tragen nun alle Datenpakete einer Sequenz das gleiche Flow Label, so erhält der Router die Anweisung, sie in Abhängigkeit der eingetragenen Priorität (Class) gemeinsam weiter zu leiten. Das Flow Label in IPv6 realisiert damit eine optimierte Übertragung zusammen-gehöriger Anwendungsdaten mit Echtzeit-Anforderungen wie beispielsweise Sprache und Multimedia. (nach HUITEMA, 2002 S.186)

Das Feld für die Nutzdatenlänge (Payload Length) enthält die Größe der im Datenpaket enthaltenen Nutzdaten. Da das Feld mit einer Größe von 16 Bit eine maximale Größe von 65.536 Bytes angeben kann, wird über das Eintragen einer Null eine Option der Erweiterungsheader (siehe Abschnitt 3.1.3) angesteuert, die auch größere Datenpakete ermöglicht.

Im Feld Nächster-Header (Next) wird der für diese Paketsequenz erforderliche nächste Header angegeben. Sollte es keine weiteren Headerdateien geben, so steht hier in der Regel der Typ der Nutzdaten bzw., ob dieses Daten-paket via TCP oder UDP übertragen werden soll. Einige Beispiele für Headertypen werden in Abschnitt 3.1.3 beschrieben.

Das Hop-Limit-Feld definiert die Time to Live (TTL), die Lebensdauer eines Pakets im Netzwerk. Der in diesem Feld enthaltene Wert von maximal 255 Sekunden soll verhindern, dass unzustellbare Datenpakete im Netzwerk umherirren und die Performance verringern. Bei jedem Hop, dem Überspringen eines Routers, wird der Wert der TLL mindestens um den Wert eins reduziert. Sobald der Wert null oder negativ wird, wird das Datenpaket verworfen und mittels ICMP eine entsprechende Benachrichtigung an den Quellrechner übertragen. Das Hop-Limit begrenzt somit die Anzahl von Routern, die bis zum Erreichen der Ziel-adresse übersprungen werden dürfen.

3.1.2 Verkehrsklassen

Das Feld Class des Basis-Headers bietet eine Möglichkeit, Datenströme mit Hilfe von sogenannten Verkehrsklassen zu selektieren und zu steuern. Zum einen kann in diesem Feld vom Quellrechner angegeben werden, mit welcher Priorität ein Datenpaket behandelt werden soll. Weiterhin können im Verlauf der Übertragung beim Überspringen von Routern weitere Informationen in das Feld kodiert werden, die zur weiteren Steuerung der Daten verwendet werden. Damit wird es Routern ermöglicht, Entscheidungen über die weitere Wegwahl an Hand der hinterlegten Informationen im Verkehrsklassenfeld zu treffen sowie weitere Informationen für die folgenden Router zu hinterlegen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: IPv6 Header-Feld Class

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an DITTLER, 2002, S. 15

Die ersten beiden Bit der Verkehrsklasse werden für Stauinformationen verwendet. Über das Merkmal CE signalisiert ein Router dem nächsten, dass das entsprechende Paket bereits auf der zurückgelegten Strecke staubedingt verzögert behandelt wurde. Das Bit ECT wird vom Absender verwendet, um zu kennzeichnen, dass das Datenpaket auf explizite Stauwarnungen reagiert. (nach DITTLER 2002, S.14)

Das dritte Bit (DB) ist für die Behandlung eines Datenpaktes mit Blick auf die allgemeine Performance gedacht. Pakete, die in diesem Feld den Wert eins aufweisen, können in kritischen Stausituationen verworfen werden. Zwar können grundsätzlich auch Pakete ohne DB-Kennzeichnung verworfen werden, zur Behebung einer Stausituation sollte ein Router jedoch immer erst alle Pakete mit DB-Kennzeichnung verwerfen. (nach DITTLER 2002, S.14ff)

Im Feld der Serviceklasse (Service Class) werden Art und Verwendung der im Paket enthaltenen Nutzdaten gekennzeichnet, mittels derer Router die priorisierte Behandlung von Paketen vornehmen können. Beispiele für Service Class Werte sind in Abbildung 4 aufgeführt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Service-Klassen-Beispiele IPv6

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an DITTLER 2002, S. 16

Das hinterste Feld MBZ (Must Be Zero) dient der hersteller- oder lokal-spezifischen Vergabe von Verkehrsklassen. Standardmäßig ist das Feld mit dem Wert null vorbelegt. Soll die Verkehrsklasse jedoch nach einer hersteller-/ lokal-spezifischen Logik ausgewertet werden, so wird der Wert auf eins gesetzt. Dadurch wird das Paket von Routern, die diese Variante nicht bedienen, ignoriert.

Da es sich bei den Verkehrsklassen um eine neue Funktion von IPv6 handelt, werden sich hier im Praxisgebrauch noch spezifischere Definitionen sowie Änderungen ergeben. Insbesondere die Service Classes sind so konzipiert, dass eine flexible Erweiterung möglich ist.

3.1.3 Hop-by-Hop Erweiterungsheader

Um den Basis-Header von IPv6 für das Routing möglichst schlank zu halten, gleichzeitig aber auch eine hohe Flexibilität für die Verarbeitung der Nutzdaten am Zielort zu ermöglichen, unterstütz IPv6 sogenannte Erweiterungsheader. Diese umfassen 32 Bit und sind je nach ihrer Verwendung unterschiedlich strukturiert. Allgemein darf jeder Erweiterungsheader bei der Verkettung von Headern nur einmal vorkommen - mit Ausnahme des Destination Headers, der auch mehreren Headern vorgeschaltet sein kann. An dieser Stelle wird nun der für das Routing relevante Erweiterungsheader Hop-by-Hop näher betrachtet. Neben diesem führt Abbildung 5 weitere definierte Headertypen auf, die im Praxisgebrauch voraus-sichtlich noch erweitert werden:

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Details

Seiten
28
Jahr
2014
ISBN (eBook)
9783656820840
ISBN (Buch)
9783656820864
Dateigröße
665 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v282779
Institution / Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH Mannheim
Note
1,7
Schlagworte
IP IPv6 IPnG TCP/IP IP-Adressierung Stateless Auokonfiguration DHCPv6 IPv6 Header

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