Die Entwicklung des IPv4 (Internet Protocol version 4) Protokolls als Standard für den Internet-Vorläufer ARPANet erfolgte Anfang der 80er Jahre und liegt damit über 20 Jahre zurück. Seither hat das Wachstum des Internets alle Prognosen bei weitem übertroffen, die RIPE (Réseaux IP Européens) Statistik zählt mittlerweile weit über 200 Mio., permanent ans Internet angeschlossene Hosts in ihrem Einzugsbereich, mit einer geschätzten Wachstumsrate von ca. 100% pro Jahr. Vor diesem Hintergrund ist davon auszugehen, dass die zur Adressierung zur Verfügung stehenden IP-Adressen zunehmend knapper werden. Da diese Entwicklung seit längerem absehbar ist, startete die IETF (Internet Engineering Task Force) bereits 1991 mit der Entwicklung eines IPv4 Nachfolgers. Aus mehreren Vorschlägen wurde 1994 IPv6 ausgewählt, das neben dem weitaus größeren Adressraum weitere Verbesserungen im Vergleich zu IPv4 bietet. In der vorliegenden Fallstudie wird davon ausgegangen, dass der Adressraum von IPv4 bereits in etwa 2 Jahren erschöpft sein wird. Als CTO (Chief Technolo-gy Officer) eines ISPs (Internet Service Providers) soll nun eine Strategie für die Umstellung von IPv4 auf IPv6 erstellt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Kunden des ISP für noch ca. 4 Jahre eine IPV4-Anbindung mit fest zugeordneten Adressen benötigen und darüber hinaus Anbindungen zu weiteren ISPs unterhalten werden müssen, welche die IPv6 Migration erst in etwa drei Jahren abschließen werden. Diese Anbindungen müssen für die Übergangszeit weiter unterhalten werden. Um die Technischen Grundlagen und Problemstellungen zu beleuchten, wird vor der konkreten Darstellung einer Migrationsstrategie erläutert, weshalb ein Umstieg von IPv4 auf IPv6 notwendig ist und wo die wesentlichen technischen Unterschiede liegen.
Inhaltsverzeichnis
Ausgangsbasis
1 IPv6 – Internet Protokoll der nächsten Generation
1.1 Defizite von IPv4
1.2 Unterschiede von IPv4 und IPv6
2 Ipv4 – Ipv6 Migration
2.1 Migrationsverfahren
2.1.1 Dual Stack
2.1.2 Tunneling
2.1.3 Weitere Verfahren
2.2 Migrationsstrategie für den ISP
3 Fazit
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer konkreten Migrationsstrategie für einen Internet Service Provider (ISP), um den Übergang von IPv4 auf das zukunftssichere IPv6-Protokoll trotz bestehender IPv4-Abhängigkeiten reibungslos zu vollziehen.
- Analyse der technischen Defizite von IPv4
- Gegenüberstellung der wesentlichen Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6
- Untersuchung technischer Migrationsverfahren (Dual Stack, Tunneling, NNAT)
- Entwicklung eines gestuften Migrationsplans für ISPs
Auszug aus dem Buch
1.1 Defizite von IPv4
Bis Anfang der 90er Jahre wurde das Internet, dessen Vorläufer ARPANET und MILNET ursprünglich aus einer militärischen Initiative heraus entstanden sind, hauptsächlich für wissenschaftliche Zwecke genutzt und war demzufolge auf einen überschaubaren Anwenderbereich beschränkt. Seit der Einführung des World Wide Web durch Tim Berners-Lee im Jahre 1991 entwickelte sich das Internet zu einem Massenmedium, was zu bis dahin nicht vorstellbaren Wachstumsraten führt, sowohl auf Anwender- wie Hostseite. Schon zu Beginn dieser Entwicklung erschien absehbar, dass der IPv4 Adressraum von 32 bit, der maximal 232 (ca. 4,3 Mrd.) IP Adressen erlaubt, zunehmend knapper und bald erschöpft sein wird. Die Anzahl der real verfügbaren Netzwerkadressen wird durch die komplizierte Einteilung des Adressraums in Class A, B und C und seit 1998 in D und E Netzwerke zusätzlich verringert.
Da IP Adressen unabhängig vom geographischen Standort oder sonstigen Gruppierungsmerkmalen vergeben werden, ist der Adressbereich stark fragmentiert, was zu einem starken Anwachsen der Routing Tables führt. Dies bedeutet letztlich, dass der Speicherbedarf für die Routing Tables stark anwächst und das Routing der Nachrichtenpakete zunehmend ineffizienter wird.
Ein weiteres Defizit des IPv4 Protokolls besteht in der ungenügenden Unterstützung der stark zunehmenden mobilen Endgeräte. Da im IPv4 Netz die Adresse bei der Einbuchung ins Netz abhängig vom Zugangspunkt vergeben wird, ist der Nutzer nicht durchgängig unter der selben IP Adresse erreichbar, weshalb jede Kommunikation mit dem mobilen Endgerät beim Adressewechsel beendet und neu gestartet werden muss. Um stets die selbe IP Adresse nutzen zu können, muss die Konfiguration des mobilen Endgeräts jeweils angepasst werden, z.B durch Nutzung eines Proxys. Werden auf diesem Gerät auch Dienste angeboten, muss die IP Adresse darüber hinaus den Dienstnutzern bei jeder Einbuchung bekannt gemacht werden. Beides ist bei häufiger Einbuchung nicht möglich [Braun1999, S. 98]. Weiter verlangen mobile Endgeräte wie z.B. Mobiltelefone oder PDAs aufgrund des geringeren Datendurchsatzes nach einer effizienten Datenübertragung, die durch das Anwachsen der Routing Tables jedoch zunehmend ineffizienter wird.
Zusammenfassung der Kapitel
Ausgangsbasis: Dieses Kapitel erläutert die drohende Erschöpfung des IPv4-Adressraums und definiert den Auftrag für den ISP, eine Migrationsstrategie unter Berücksichtigung von Bestandskunden zu entwickeln.
1 IPv6 – Internet Protokoll der nächsten Generation: Hier werden die technischen Schwachstellen von IPv4 (Adressknappheit, Routing-Ineffizienz, fehlendes Multicast/QoS) analysiert und den Verbesserungen durch IPv6 gegenübergestellt.
2 Ipv4 – Ipv6 Migration: Dieses Kapitel stellt die technischen Verfahren für eine parallele Infrastruktur vor und konkretisiert die Migrationsstrategie für den ISP in drei operativen Phasen.
3 Fazit: Das Fazit fasst zusammen, dass die IPv6-Migration trotz technischer Herausforderungen durch stufenweise Einführung und erprobte Verfahren planbar und für die Zukunftsfähigkeit des ISPs unumgänglich ist.
Schlüsselwörter
IPv4, IPv6, Migration, Internet Service Provider, Routing Tables, Dual Stack, Tunneling, NNAT, Header Translation, Quality of Service, Multicasting, Adressraum, IP-Adressen, Netzwerktechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Fallstudie grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die notwendige Umstellung von Internet-Netzwerken vom bisherigen Standard IPv4 auf den Nachfolger IPv6 aus der Perspektive eines Internet Service Providers (ISP).
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Zentrale Themen sind die technischen Defizite von IPv4, die strukturellen Neuerungen von IPv6 sowie die praktischen Migrationsmethoden wie Dual Stack und Tunneling.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Erstellung einer schrittweisen Migrationsstrategie für einen ISP, die den Übergang zu IPv6 ermöglicht, während bestehende IPv4-Dienste für einen Übergangszeitraum von vier Jahren aufrechterhalten werden.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse technischer Spezifikationen und RFCs der IETF sowie auf einer fallstudienbasierten Konzeption einer Netzwerkinfrastruktur-Strategie.
Welche Inhalte umfasst der Hauptteil?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte technische Analyse der Protokollunterschiede, die Beschreibung von Kompatibilitätsverfahren wie Dual Stack und Tunneling sowie einen konkreten, dreiphasigen Migrationsfahrplan für ISPs.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind IPv6-Migration, Dual Stack, Tunneling, Adressraumerweiterung und ISP-Infrastruktur.
Warum ist eine sofortige Stichtagsumstellung laut der Fallstudie nicht möglich?
Da Kunden für weitere vier Jahre auf eine IPv4-Anbindung mit festen Adressen angewiesen sind und Anbindungen zu anderen ISPs bestehen, ist ein sofortiger, vollständiger Wechsel technisch nicht realisierbar.
Welche Rolle spielt die IETF-Arbeitsgruppe "ngtrans"?
Die Gruppe "Next Generation Transition" (ngtrans) liefert die theoretische Basis und definiert die technischen RFCs, die als Grundlage für die hier vorgestellten Migrationsverfahren dienen.
- Quote paper
- Martin Schädler (Author), 2004, IPv4 IPv6-Migration, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/33185
