Aktueller Stand von IPv6 unter besonderer Betrachtung der Realisierbarkeit beim Heimanwender

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1 Abkürzungsverzeichnis

2 Abbildungsverzeichnis

3 Tabellenverzeichnis

4 Einleitung

In den Anfängen des Internets konnte nicht abgesehen werden, dass dieses ein so großes Wachstum erfahren würde, wie es in den letzten 30 Jahren der Fall war. Ursprünglich wurde das Protokoll IPv4, über welches der überwiegende Teil des Internetverkehrs^[1] abgewickelt wird, für sehr kleine und geschlossene Netze konzipiert. Das Internet ist mittlerweile ein extrem großes und heterogenes Netz geworden. Aufgrund dieser Größe macht sich neben den Designschwächen des Protokolls nun auch immer mehr die Adressenknappheit bemerkbar^[2]. Laut aktuellen Voraussagen kann die internationale Vergabestelle für IP-Adressen - die IANA - bis Ende 2011 noch neue Adressen vergeben^[3]. Da diese Adressenknappheit schon vor längerer Zeit abzusehen war, wurde 1995 ein Nachfolgeprotokoll entwickelt, IPv6.

Diese Seminararbeit beleuchtet die Verbreitung eben dieses "neuen" Internet Protokolls in Hinsicht auf die derzeitige Einsetzbarkeit bei Heimanwender. Zunächst werden durch eine Protokollbeschreibung von IPv6 und den Vergleich von IPv6 zu IPv4 einige Grundlagen geschaffen. Hier wird im Besonderen auf die Kopfdaten - engl. Header - und die Adressarten eingegangen. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird untersucht, inwiefern die Komponenten, die im Umfeld eines Heimanwenders zum Einsatz kommen, IPv6 unterstützen. Im Fokus stehen hier die Betriebssysteme, Peripheriegeräte und Router. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Internet. Laut einer Onlinestudie nutzten im Frühjahr 2008 65,8% der deutschen Bürger dieses Medium^[4]. Aufgrund dessen wird in dieser Arbeit ebenfalls ein Augenmerk auf die aktuelle Verbreitung von IPv6 im Internet gelegt. Zum Ende dieser Untersuchung wird ein kurzer Ausblick zur weiteren Entwicklung gegeben und eine Schlussbetrachtung vorgenommen.

Das Ziel dieser Untersuchung ist zu evaluieren, ob ein Wechsel von IPv4 hin zu IPv6 im Heimbereich zum einen schon möglich ist und zum anderen sinnvoll oder sogar vorteilhaft sein kann.

5 Grundlagen

5.1 Protokollbeschreibung IPv6

IPv6 arbeitet als Nachfolger von IPv4 ebenfalls auf der Schicht 3 des ISO-OSI-Referenzmodells, der Vermittlungsschicht^[5]. Es hat die Aufgabe die Informationen der oberen Schichten zu übertragen. Letzten Endes sind dieses die Daten, die ein Benutzer oder Programm anfordert. Als Beispiele seien hier ein Emailprogramm oder der Inhalt einer Webseite genannt. IPv6 arbeitet paketvermittelnd. Dies ist insofern von Wichtigkeit, als dass gerade bei großen Netzen wie dem Internet keine Direktverbindungen, sprich Leitungen geschaltet werden können^[6]. Weiterhin stellt IPv6 ein geroutetes Protokoll dar. Dies heißt, dass sich die Pakete transportieren lassen. Die Wegfindung von der Quelle bis zum Ziel übernehmen andere Protokolle. Damit diese Paketvermittlung funktionieren kann, fügt IPv6 Informationen vor den zu übertragenden Daten an. Diese stehen in einem sogenannten Header, der im nächsten Abschnitt näher beschrieben wird.

5.2 IPv6 Header

Abb. 1: Der IPv6 Header
Entnommen: Cisco Systems, IPv6 Headers - At-A-Glance^[7]

Der IPv6 Basisheader - dargestellt in Abbildung 1 - ist im Gesamten genau 40 Byte, respektive 320 Bit lang. Am Anfang befinden sich sechs verschieden große Bereiche, in die diverse Informationen hineinkodiert werden können. Diese Bereiche haben zusammengenommen eine Länge von 64 Bit. Auf diese Felder folgen zwei Adressfelder mit jeweils 128 Bit. Die erste Adresse stellt die Quelladresse dar, die zweite repräsentiert die Zieladresse. Im Folgenden werden die gerade erwähnten Informationsfelder und deren Aufgabe näher erläutert:

Das Versionsfeld (4 Bit) gibt an, welche Version des Internet Protokolls verwendet wird. Hierdurch ist es den Applikationen möglich, zwischen IPv4 und IPv6 zu unterscheiden. Ein paralleler Betrieb der beiden Protokolle ist aufgrund dessen erst möglich^[8].

Die darauf folgenden Felder "Traffic Class" (8 Bit) und "Flow Label" (20 Bit) dienen der Kennzeichnung von Verkehrsdaten, so dass sie auf dem Transportweg erkannt werden und bei Bedarf speziell behandelt werden können. Mittels des Flow Labels markiert ein Endsystem seinen Datenverkehr. Hier seien als Beispiele Audio- und Videodatenströme genannt. Aufgrund dieser Kennzeichnung können die Router bei ihrer Wegeführung differenzierte Entscheidungen treffen und die Datenpakete dieser zeitkritischen Kommunikation bevorzugen. Das Feld Traffic Class dient zur Unterstützung dieser Wegeführung. Jedoch kann dieses Feld von den Routern im Gegensatz zum Flow Label jederzeit verändert werden.

In dem Feld "Payload Length" (16 Bit) wird die Länge der Nutzdaten plus der optionalen Erweiterungsheader angegeben, in Next Header (8 Bit) der Typ des nächsten Header.

Mittels des "Hop Limit" (8 Bit) kann die maximale Anzahl von Routern begrenzt werden, die auf dem Weg zum Ziel durchlaufen werden. Hierdurch kann eine Schleifenbildung verhindert werden.

Neben dem IPv6 Basisheader sind wie oben kurz erwähnt weiterhin sogenannte Erweiterungsheader verfügbar, die jeweils optional dem Basisheader angefügt werden können. Die verschiedenen Arten dieser Erweiterungsheader sind der folgenden Auflistung zu entnehmen:

1. Hop-by-Hop-Optionsheader
2. Zieloptionsheader (für jeden Router)
3. Routingheader
4. Fragmentheader
5. Authentisierungsheader
6. Verschlüsselungsheader
7. Zieloptionsheader (für das Endgerät)

Die Aufgaben der einzelnen Header werden in dieser Arbeit nicht weiter beschrieben, können jedoch bei Bedarf in RFC2460^[9] nachgeschlagen werden.

5.3 IPv6 Adressen

Abb. 2: IPv6 Adressarten
Angelehnt an: Eggermann, Jörg et. al.: Untersuchung neuer Netztechnologien für einen RRZN-Regelbetrieb IPv6^[10]

Bei IPv6 werden neue Adressarten eingeführt. Zu unterscheiden sind diese Adressen zum einen nach der Anzahl der gleichzeitig adressierten Endgeräte. Unicast-, Multicast- und Anycast- Adressen wurden spezifiziert^[11] Mittels einer Unicast-Adresse wird genau ein Netzwerkgerät als Ziel definiert. Bei Multicast- und Anycast-Adressierung wird eine Gruppe von Geräten angesprochen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Arten ist allerdings, dass Multicast-Pakete von allen Gruppenmitgliedern verarbeitet werden, Anycast-Pakete werden nur vom ersten bzw. nächtsliegenden Mitglied entgegengenommen und ausgewertet. Die anderen Teilnehmer der Anycast-Gruppe verwerfen das Paket. Abbildung 2 stellt die drei Arten nochmals dar.

Zum anderen werden die IPv6-Adressen nach ihrer Reichweite eingeteilt. Reichweite bedeutet in diesem Kontext, wie weit die Adressen weiterleitet bzw. geroutet werden. Im folgenden Abschnitt werden nach einer Erläuterung der Schreibweise von IPv6-Adressen die wichtigsten Arten von Unicast-Adressen näher vorgestellt:

Notation
Eine IPv6-Adresse, die 128 Bit lang ist, wird in acht Gruppen mit jeweils vier hexadezimalen Ziffern dargestellt. Diese Blöcke werden jeweils mit Doppelpunkten voneinander getrennt. Somit würde folgende Adresse eine valide IPv6-Adresse darstellen: 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0009. Um die recht lange Notation einer solchen Adresse zu verkürzen, wurden mehrere Regeln definiert^[12]:

1. Führende Nullen können innerhalb eines Viererblockes weggelassen werden.
2. Lange Folgen von Nullen können innerhalb einer Adresse einmal zusammengefasst werden und mit "::" dargestellt werden.
3. Es besteht die Möglichkeit, die letzten beiden Hexadezimalblöcke in Dezimalform getrennt durch Punkte darzustellen.

Die 3. Regel kann während der Übergangsphase von IPv4 zu IPv6 sinnvoll sein, da innerhalb der IPv6-Adresse die alte IPv4 Adresse hineinkodiert werden kann. Die zwei folgenden Beispiele verdeutlichen die oben beschrieben Regeln:

Lange Version: 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0009
Nach 1. Regel: 2001:DB8:0:0:0:0:0:9
Nach 2. Regel: 2001:DB8::9

Lange Version: 2001:0DB8:0100:0020:0003:0000:C0A8:6401
Nach 1. Regel: 2001:DB8:100:20:3:0:C0A8:6401
Nach 2. Regel: 2001:DB8:100:20:3::C0A8:6401
Nach 3. Regel: 2001:DB8:100:20:3::192.168.100.1

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei IPv6 ist die Präfixnotation. Ein Präfix gibt an, wie viele Bits - von links gelesen - den Netzanteil einer IPv6-Adresse angeben. Im Allgemeinen sieht die Notation folgendermaßen aus^[13]:

IPv6-Adresse/Präfix-Länge

Im Speziellen würde sich folgende Darstellung für die obigen Beispiele ergeben, wobei die Präfix-Längen willkürlich gewählt wurden:

2001:DB8::9/32
2001:DB8:100:20:3::C0A8:6401/64

Da innerhalb von IPv6-Adressen Doppelpunkte vorkommen, besteht ein Problem innerhalb der URL-Notation. Beispielsweise besteht bei Internet-Browsern die Möglichkeit, anstatt eines Domainnamens bzw. der URL auch direkt eine IP-Adresse einzugeben. Bis dato repräsentierte der Doppelpunkt eine Trennung von der Adresse der Schicht 3 zum Port der Schicht 4. Dieses würde nun allerdings mit der Notation von IPv6-Adressen einen Konflikt ergeben. Um dieses Problem zu beheben wurde spezifiziert, dass eine IPv6-Adresse innerhalb einer URL in eckige Klammern gefasst wird^[14]. Somit ergibt sich folgende Darstellung:

http://[2001:DB8::9]:8080/index.php

Global Unicast Adressen
Global Unicast Adressen sind die Adressen, die im Internet geroutet und weitergeleitet werden. Über eine solche Adresse ist ein Netzwerkgerät innerhalb des Internets direkt adressierbar. Eine oder mehrere solcher Adressen bekommt der Heimanwender von seinem Internet-Zugangsanbieter zugewiesen, sobald er sich ins Internet einwählt. Dieser Internet Provider wiederum muss sich im Vorhinein einen Pool von IPv6-Adressen von der IANA besorgen. Die aktuell vergebenen Adressen werden in einer Liste veröffentlicht^[15]. Hieraus ist zu entnehmen, dass derzeit lediglich Global Unicast Adressen aus dem Bereich 2000::/3 vergeben werden, die ersten drei Bits lauten also "001". Allerdings ist dieser Bereich schon sehr viel größer als der Bereich aller IPv4-Adressen zusammen.

Link Local Adressen
Im Gegenteil zu Global Unicast Adressen ist die Reichweite der Link Local Adressen sehr begrenzt. Sie sind nur innerhalb eines Segmentes im eigenen Netzwerk gültig und sollten niemals geroutet werden. Hilfreich sind die Link Local Adressen zum Aufbau eines temporären Netzwerkes. Weiterhin werden sie von verschiedenen Verwaltungsmechanismen genutzt, die bei IPv6 eingeführt wurden. Als Beispiel seien hier die "Stateless Autokonfiguration" und "Neigbor Discovery" genannt. Link Local Adressen werden immer aus dem Bereich FE80::/10 generiert. Die ersten zehn Bits sind hier auf "1111111010" gesetzt ^[16].

Unique Local Adressen
Die Unique Local Adressen können mit den privaten Adressen von IPv4 verglichen werden. Sie sind lediglich im eigenen Netzwerk gültig, sind im Gegensatz zu Link Local Adressen jedoch routebar. Allerdings werden Unique Local Adressen im Internet nicht weitergeleitet. Sie können also sehr gut in größeren Netzwerken eingesetzt werden, die keine Internetanbindung benötigen oder erhalten sollen. Für die Unique Local Adressen ist ebenfalls ein eigener Bereich vorgesehen: FC00::/7. Die Bitfolge der ersten sieben Bits lautet hier "1111110" ^[17].

Wichtige Spezielle Adressen
Analog zu IPv4 gibt es bei IPv6 auch spezielle Adressen:

::/128   --> Die unspezifizierte Adresse
::1/128  --> Die Loopback-Adresse

Die unspezifizierte Adresse zeigt an, dass ein System noch keine valide IPv6-Adresse erhalten hat. Diese Adresse wird während des Boot-Prozesses genutzt und wird bei der automatischen Adressenvergabe als Quelladresse verwendet. Die Loopback-Adresse kann zu Testzwecken des eigenen IP-Stacks verwendet werden^[18]. Weiterhin benötigen einige Applikationen diese Adresse für eine rechnerinterne Kommunikation.

Neben den vorgestellten Adressen gibt es noch weitere spezielle, reservierte Bereiche für z.B. Multicast, Dokumentation, Tunnel. Die Vorstellung dieser Bereiche würde innerhalb dieser Arbeit jedoch zu weit führen.

5.4 Unterschiede zu IPv4

Abb. 3: Der IPv4 Header
Entnommen: Cisco Systems, IPv6 Headers - At-A-Glance^[19]

Ein Hauptgrund für die Einführung von IPv6 ist die aufkommende Adressenknappheit bei IPv4. Deshalb ist als einer der großen Unterschiede die Adressenlänge und somit die Adressenanzahl zu nennen. Im Gegensatz zu IPv4, welches theoretisch ca. 4 Milliarden Adressen zur Verfügung hat, stehen bei IPv6 rund. 340 Sextillionen (eine Zahl mit 36 Nullen) zur Verfügung. Weiterhin wurde beim Design des neuen Protokolls auf einen möglichst effizienten Header geachtet. Ein großer Unterschied zum Header von IPv4 - dargestellt in Abbildung 3 - ist, dass der IPv6 Header eine feste Länge hat. Dieses hat zur Folge, dass die Auswertung eines IPv6-Headers nicht länger dauert, obwohl er höhere Bitanzahl besitzt. Felder, die bei IPv4 nicht oder selten genutzt werden, wurden gestrichen. Optionale Felder bei IPv4 werden mittels der Erweiterungsheader bei IPv6 abgefangen^[20].

Der klar strukturierte Header und die Ausrichtung auf 64 Bit Grenzen machen das Routing performanter. Weiterhin wird bei IPv6 auf ein hierarisches Routing Wert gelegt, Routinginformationen können so zusammengefasst werden. Im Speziellen können die Routingtabellen, die ein Router vorhalten muss, recht klein gehalten werden. Dies hat eine Ressourceneinsparung bei Routern zur Folge.

Ein weiterer wichitger Aspekt ist die Integration von Sicherheitsfunktionen. Bei IPv6 wurde beim Protokolldesign darauf geachtet, dass die Sicherheit direkt mit im Protokoll verankert ist. Die Erweiterungsheader zur Authentisierung und Verschlüsselung sind mitspezifiziert worden. Im Gegensatz dazu wurde bei IPv4 im Nachhinein IPSec entwickelt, welches aufgrund seiner Komplexität und fehlenden Integration viele Schwierigkeiten hervorruft.

Durch den Mechanismus "Stateless Autoconfiguration" ist eine automatische Konfiguration von Endgeräten in IPv6 implementiert. Dies hat eine Vereinfachung für den Endanwender zur Folge. Natürlich kann auch das Pendant zu DHCP bei IPv4 DHCPv6 verwendet werden. Hierfür muss jedoch eine spezielle Maschine als DHCP-Server fungieren. Ein letzter Vorteil von IPv4 ist die Möglichkeit der Umnummerierung - engl. Renumbering - von gesamten Netzwerken. Dies kann sich als sehr praktisch erweisen, wenn zwei Netze zusammengeschaltet werden sollen oder der Internetanbieter gewechselt wird. Die Endgeräte erhalten aufgrund dieses Mechnismus direkt eine neue Adresse zugewiesen und sind sofort wieder adressierbar.

6 IPv6 Fähigkeit von Komponenten mit Bezug zum Heimanwender

6.1 Betriebssysteme

Im folgenden Abschnitt wird die IPv6-Unterstützung von Betriebssystemen untersucht. Diese Systeme bilden die Schnittstelle vom Anwender zur Hardware. Sie sind somit ein integraler Bestandteil zur Herstellung einer Kommunikationsbeziehung. Erst durch das Betriebssystem können Informationen aufbereitet und dem Anwender visuell präsentiert werden. Gerade die Visualisierung und intuitive Bedienung ist ein wichtiger Aspekt bei diesen Systemen. So sollten die Einstellungen, die bei IPv6 vorzunehmen sind, auch über die grafische Oberfläche erreichbar und einzurichten sein. Eine reine Konfiguration über die Konsole wird aus Sicht des Autors für den Heimanwender als nicht ergonomisch angesehen. Da der Umfang dieser Hausarbeit begrenzt ist, werden im Folgenden lediglich die drei verbreitesten Systemarten Microsoft Windows, MacOS und Linux betrachtet^[21].

6.1.1 Microsoft Windows

Abb. 4: IPv6 Konfigurationsdetails unter Windows Vista

Die neuesten Versionen der Betriebssysteme von Microsoft sind voll IPv6 fähig. Hierzu zählen alle Varianten von Windows Vista und der neuen Server-Version 2008. Diese beiden Betriebssystemarten haben den neuen TCP/IP-Stapel von Microsoft integriert. Dieser Stack unterstützt IPv4 und IPv6 gleichermaßen. Ebenfalls wurde mit dem neuen Stack eine Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit erzielt. Bei Windows Vista und Server 2008 können die Protokolleigenschaften neben der Konfiguration über die Konsole auch über die grafische Oberfläche der Netzwerkeigenschaften gesetzt werden. Somit kann der Endanwender die neuen Optionen an gewohnter Stelle vornehmen. Es können wie bei IPv4 eine automatische Konfiguration der Protokolle ausgewählt sowie die Adressen manuell gesetzt werden. Eine solche manuelle Konfiguration unter Windows Vista kann der Abbildung 4 entnommen werden. Bei Windows Vista und Server 2008 ist IPv6 standardmäßig installiert und aktiviert. Falls über beide Protokolle eine Kommunikationsverbindung hergestellt werden kann, wird das neuere Protokoll IPv6 sogar bevorzugt^[22].

Das laut Net Applications derzeit verbreiteste Betriebssystem Windows XP^[23] unterstützt ebenfalls das neue Protokoll. Allerdings muss hierfür das "Advanced Networking Pack for Windows XP with Service Pack 1" nachinstalliert werden. Nach diesem Update stehen dem Anwender viele Funktionen von IPv6 zur Verfügung. Jedoch ist die Konfiguration nur mittels der Kommandozeile realisierbar, eine Integration in die GUI ist nicht vorhanden. Weiterhin unterstützen diese Versionen von Hause aus kein DHCPv6. Dies ist insofern problematisch, als dass eine automatische Konfiguration von Endgeräten nicht über dieses Protokoll erfolgen kann. Somit können einige Informationen nicht automatisiert bereitgestellt werden, welche für einen reibungslosen Netzbetrieb von Wichtigkeit sind. Als Beispiel seien hier DNS- oder NTP-Informationen genannt. Selbiges gilt auch für die Server-Version 2003^[24].

6.1.2 MacOS

Abb. 5: IPv6 Konfigurationsdetails unter MacOS 10.5 (Leopard)

MacOS ist ein Betriebssystem von der Firma Apple. Die erste Version, die IPv6 in Produktionsqualität unterstützt, ist 10.2 - genannt Jaguar^[25]. Analog zu Windows Vista kann bei dem aktuellen Release 10.5 eine automatische oder manuelle Konfiguration gewählt werden. In Abbildung 5 sind die Konfigurationsoptionen von MacOS 10.5, die über die grafische Oberfläche getätigt werden können, dargelegt.

Problematisch ist aber auch bei MacOS die fehlende DHCPv6 Unterstützung. Es gibt zwar Projekte, die einen DHCPv6-Client für MacOS anbieten. Apple selbst hat bis dato jedoch noch keinen Client in das Betriebssystem direkt integriert. Hier treten folglich dieselben Probleme auf wie bei dem Microsoft-Produkt Windows XP.

Ältere Versionen wie MacOS 9 bieten keine IPv6-Unterstützung.

6.1.3 Linux

Abb. 6: Detailansicht von Netzwerkkarten unter Ubuntu 8.10 (Intrepid Ibex)

Dieses Betriebssystem ist im Gegensatz zu den anderen beiden ein OpenSource-Produkt. Hierunter ist zu verstehen, dass der Quellcode frei verfügbar ist und an ihm sogar Veränderungen vorgenommen werden dürfen. Dies hat zur Folge, dass sehr viele unterschiedliche Linux-Derivate und Versionen veröffentlicht wurden.

Damit ein System das neue Protokoll verstehen kann, muss der Betriebssystemkern - auch Kernel genannt - IPv6-kompatibel sein. Der recht alte Linux-Kernel in der Version 2.2, der in der heutigen Zeit noch in einigen Embedded Systems eingesetzt wird, bietet zwar eine IPv6-Unterstützung, diese wird jedoch nicht mehr weitergepflegt und sollte nicht verwendet werden. Auch im Kernelstrang der Version 2.4 sieht es ähnlich aus. Er unterstützt IPv6, die Weiterentwicklung wurde aber auch hier eingestellt. Deshalb sollte unter Linux für eine volle Implementation von IPv6 immer ein aktueller Kernel der Version 2.6 verwendet werden^[26]. Die neuen Distributionen verwenden auch allesamt eine Unterversion diese Kernes. Als aktuell stabile Version ist "2.6.28.5" am 12.02.2009 freigegeben worden ^[27].

Neben der technischen Unterstützung im Kernel ist wie schon erwähnt eine gute Integration in die grafische Oberfläche von Wichtigkeit. Bei Linux gibt es verschiedene Projekte, die eine solche GUI anbieten und unabhängig vom System eingesetzt werden können. Zwei bekannte Desktopmanager sind Gnome und KDE. Bei der vom Autor verwendeten Distribution Ubuntu 8.10 - Intrepid Ibex - wird Gnome 2.24 und ein Kernel der Version 2.6.27 eingesetzt. Dieses Betriebssystem unterstützt somit das Protokoll IPv6 auf Treiberebene vollständig. Jedoch sind die Konfigurationsoptionen noch nicht in die grafische Oberfläche von Gnome integriert.

In Abbildung 4 ist eine Konfigurationübersicht von Netzwerkschnittstellen unter Ubuntu gegeben. Hieraus sind die verschiedenen Adressarten, die es bei IPv6 gibt, gut zu erkennen. Nach Aktivierung von IPv6 sind auf jeder Schnittstelle die entsprechenden IPv6-Adressen vorhanden. Das Loopback-Interface "lo0" hat die spezielle Adresse "::1/128", die Funkschnittstelle "wlan0" hat zum einen die Link Local Adresse "fe80::20e:35ff:fe24:899/64" und zum anderen die global gültige Adresse "2001:db8:1::2".

6.2 Netzwerkgeräte

6.2.1 Router

Router sind auch im Heimnetzwerk zu einem wichtigen Gerät geworden. Sie bilden die Schnittstelle vom Heimnetzwerk zum Internet. Neben dieser Aufgabe haben viele Router heutzutage noch weitergehende Funktionen integriert. So fungieren heutige Geräte auch gleichzeitig als WLAN-Access-Point, DHCP-Server oder Printserver. Der Aspekt der Sicherheit ist ebenfalls nicht außer Acht zu lassen. Heutige Router haben meistens eine Firewall integriert, die das interne Netzwerk gegenüber dem Internet abschotten. Bei einer Kommunikation im Heimnetzwerk über IPv6 wäre also die Unterstützung dieses Protokolls innerhalb von Routern von enormer Wichtigkeit.

Innerhalb dieser Untersuchung wurden die Internetportale von bekannten Herstellern durchsucht. Es wurden jedoch nur Produkte für den Privatkundenbereich, sogenannte SOHO-Router betrachtet. Weiterhin wurden im Internet noch weitergehende Nachforschungen wie eine Forensuche angestellt, um Hersteller zu finden, die das Protokoll unterstützen. In Tabelle 2 sind die Hersteller aufgeführt, die mindestens ein Produkt anbieten, welches IPv6 von Werk aus unterstützt.

Tabelle 1: Übersicht Hersteller von SOHO-Routern

Bei dieser Recherche wurde recht schnell klar, dass die aktuelle Verbreitung von IPv6 bei dieser Routerart sehr gering ist. Vereinzelt wurden zwar Geräte gefunden, jedoch kann festgehalten werden, dass es noch keinen Massenmarkt für diese Produkte gibt. Das ARIN führt in seinem Wiki eine Liste mit Routern, die einen IPv6-Support bieten^[29]. Wie aktuell und vollständig diese Liste ist, konnte nicht überprüft werden.

Neben diesen Produkten gibt es noch Projekte wie OpenWRT^[30] und DD-WRT^[31]. Diese Projekte stellen für einige Router^[32] alternative Firmware bereit. Diese Software basiert auf Linux und ist modular aufgebaut. Es werden von diesen Projekten diverse Pakete angeboten, welche nach einer Erstinstallation nachgeladen werden können. Unter diesen Modulen sind auch solche dabei, die die Router um eine IPv6-Unterstützung erweitern. Jedoch bleibt bei dieser Art der Modifikation von Geräten festzuhalten, dass eine Menge an technischem Wissen vorhanden sein muss, welches bei vielen Heimanwender nicht vorauszusetzen ist.

6.2.2 Drucker

Innerhalb dieser Untersuchung wurden Farblaserdrucker mit integrierter Netzwerkschnittstelle betrachtet. Die Anschaffungskosten dieser Geräte sollten sich um die 500 EUR belaufen. Diese Rahmenbedingungen wurden ausgewählt, da die Lasertechnologie innovativ und zukunftsweisend ist. Weiterhin sind die Kosten auch für einen Heimanwender akzeptabel. Die technischen Spezifikationen einiger bekannter Druckerhersteller wurden gesichtet. Diese Informationen sollten auf den deutschen Internetseiten der Hersteller vorhanden sein. Unter anderem wurden die fünf umsatzstärksten Hersteller aus 2008 betrachtet.^[33] In Tabelle 2 sind die Drucker gelistet, bei denen zur Zeit eine IPv6-Unterstützung gegeben ist.

Tabelle 2: Übersicht IPv6-fähiger Farblaserdrucker

Auch hier bleibt festzuhalten, dass IPv6 bei netzwerkfähigen Druckern noch keine Selbstverständlichkeit ist. Einige Geräte weisen zwar eine Anbindungsmöglichkeit über IPv6 aus, der überwiegende Teil der Drucker können jedoch noch keine Kommunikation über das neue Protokoll herstellen.

Neben einer integrierten Netzwerkkarte bleibt auch noch die Möglichkeit bestehen, einen Drucker mittels Printserver in einem Netzwerk zur Verfügung zu stellen. Da dieser Printserver aber ein zusätzliches Gerät ist und wiederum einige Kosten verursachen würde, bleibt eine Betrachtung dieser Geräte außen vor.

6.2.3 Weitere

Innerhalb der Recherche im Internet wurden auch Netzwerkfestplatten, PDA und Set-Top-Boxen gesucht, die eine IPv6-Unterstützung von Werk aus bieten. Hier konnten keine Geräte gefunden werden. Einige Benutzer experimentieren mit den Geräten und IPv6. Allerdings setzen diese Projekte eine Menge technischen Wissens voraus, welches ein gewöhnlicher Heimanwender wiederum nicht hat.

Somit bleibt festzuhalten, dass in diesen Produktsparten das Protokoll IPv6 von den Herstellern noch nicht angeboten wird.

6.3 Das Internet und IPv6

Gerade bei einem heterogenen Netz wie dem Internet ist es wichtig zu wissen, wie die logische Kommunikation über die beiden Protokolle erfolgt. Abbildung 7 verdeutlich diese. Die beiden Protokolle IPv4 und IPv6 arbeiten komplett eigenständig und getrennt voneinander. Aufgrund dieser Trennung kann gesagt werden, dass es während der Umstellung von IPv4 zu IPv6 quasi zwei separate Internet gibt. Es können vom einem Benutzer nur die Inhalte aus dem Internet abgerufen werden, die auch über das entsprechende Protokoll angeboten werden. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, hat ein Anbieter im Internet nun mehrere Möglichkeiten, seine Server anzubinden, auf denen seine Dienstleistungen bzw. Inhalte zu finden sind. Ist ein Server nur mittels eines Protokolls angeschlossen, so kann er auch nur über dieses erreicht werden. Es gibt derzeit keine "Übersetzungsmöglichkeit", die in eine volle Konnektivität von IPv4 zu IPv6 und umgekehrt gewährleisten kann. Schließt der Anbieter seine Server über beide Protokolle an, besteht dieses Kommunikationsproblem nicht. Diese doppelte Anbindung wird auch Dual Stack^[34] genannt.

Abb. 7: Logische Darstellung des Internets zu IPv4/IPv6

Nun gibt es theoretisch mehrere Alternativen, die Verbindung zum IPv6-Internet herzustellen. Diese Varianten setzen aber wieder unterschiedlich tiefes Wissen voraus. Die einfachste Variante wäre ein nativer IPv6 Zugang, bei dem nach der Einwahl per PPPoE eine vollständige IPv6-Konnektivität gegeben wäre. Diese Art der Einwahl ist bei den heutigen IPv4-Breitbandanschlüssen realisiert. Allerdings ist diese Anschlussalternative für IPv6 in Deutschland noch extrem selten vorzufinden. Es konnten lediglich zwei Anbieter identifiziert werden, die einen nativen IPv6-Anschluss in ihrem Produktportfolio haben:

1. TAL.DE^[35]
2. rh-tec^[36]

Eine zweite Möglichkeit, den Zugang zum IPv6-Internet herzustellen, ist die Verwendung eines Tunnelmechanismus. Hierbei wird ein Tunnel von einem Router oder Host in dem Heimnetzwerk zu einem Gateway im Internet aufgebaut. Diese Gateways werden von sogenannten Tunnel Brokern angeboten. Es gibt für diese Art des Tunnelaufbaus automatische und manuelle Protokollvarianten. Von den automatischen Varianten wie das 6to4 Tunneling ist Abstand zu nehmen, da bei diesen Sicherheitsprobleme allgemein bekannt sind^[37]. Weiterhin gibt es den manuellen Tunnelaufbau für das IPv6-in-IPv4 Tunnelling. Ein Anbieter, der einen solchen Tunnelendpunkt kostenfrei zur Verfügung stellt, ist freenet6^[38].

Allerdings muss bei all diesen Tunnelvarianten festgehalten werden, dass sie etwas für Tüftler sind, die das neue Protokoll IPv6 ausprobieren möchten. Für den Heimanwender sind sie eher nicht geeignet. Einen standardisierten, einfachen und qualitativ hochwertigen Internetzugang, wie er vom heutigen Endanwender erwartet wird, gibt es derzeit in Deutschland noch nicht.

Abb. 8: Prozentualer Anteil vom IPv6- zum IPv4-Internet-Verkehr
Entnommen: Arbor Networks - The End is Near, but is IPv6?^[39]

Wie der Abbildung 8 zu entnehmen ist, ist auch der weltweite Internet-Verkehr, der über IPv6 abgewickelt wird, noch verschwindend gering. Er liegt lediglich im Promille-Bereich. Bei dieser Studie, die durch das amerikanische Unternehmen Arbor Networks durchgeführt wurde, bleibt festzuhalten, dass natürlich nicht der gesamte Internet-Verkehr über den analysierten Zeitraum mitgeschnitten werden konnte. Nichtsdestotrotz kann diese Studie als repräsentativ angesehen werden, da 98 Internet Service Provider aus den Regionen Nordamerika und EMEA beteiligt waren^[40].

Auch Google strengte im letzten Jahr eine Studie zur Analyse des Internet-Verkehrs an. Hierbei wurde festgestellt, dass Russland und Frankreich die höchsten Anteile an IPv6-Internet-Nutzern vorweisen können. Jedoch betragen diese Anteile auch hier immer noch weniger als ein Prozent^[41].

7 Ausblick zur weiteren Entwicklung

Aufgrund der Adressenknappheit wird sich das Protokoll IPv6 in den nächsten Jahren auch in Europa durchsetzen. So forciert die Europäische Union die Umsetzung von IPv6 und ruft die Mitgliedstaaten auf, ihre Netze auf IPv6 umzustellen^[42] In 2008 wurde auch schon ein Aktionsplan veröffentlich, wie das neue Protokoll in Europa eingeführt werden soll^[43].

Bis dato gab es zwischen den Diensteanbietern und den Nutzern noch das berühmte Henne-Ei-Problem: Die Internet Provider haben ihre Netze nicht IPv6-fähig gemacht, da die Kunden dieses Feature nicht gefordert haben und es so keinen Absatzmarkt gab. Die Anwender wiederum sahen in IPv6 keinen Mehrwert und wollten dieses nicht unbedingt haben. Da die Internet Provider nun aber in ein Problem hineinlaufen werden, sobald sie keine Adressen mehr an die Internet-Anschlüsse ihrer Kunden weiterreichen können, wird die Umsetzung aller Voraussicht nach in den nächsten Jahren vollzogen werden. Wenn die Internet Provider diese Umstellung focieren, werden wiederum die Hersteller von Endgeräten aktiv werden und IPv6 in ihre Produkte integrieren, so dass dieses Protokoll dann auch im Massenmarkt verfügbar sein wird.

8 Fazit

In dieser Seminararbeit wurde untersucht, wie weit das neue Internet Protokoll in der Version 6 verbreitet ist, von Geräten schon unterstützt wird und ob sich ein Umstieg für einen Heimanwender lohnen kann. Nachdem die Grundlagen von IPv6 geklärt wurden, wurde die IPv6-Fähigkeit von heutigen Betriebssystemen analysiert. Hier wurde festgestellt, dass die Systeme, welche auf dem heutigen Markt angeboten werden, schon eine gute IPv6-Anbindung ermöglichen. Einige wenige Router und Drucker können ebenfalls schon in ein IPv6-Netz eingebunden werden. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Verbreitung von IPv6 im Internet betrachtet. Der Internet-Verkehr, der über IPv6 abgewickelt wird, ist sehr gering. Viele Inhalte werden einfach noch nicht über IPv6 angeboten und können somit auch nicht über IPv6 abgerufen werden.

Ein weiterer Indikator für die eher noch geringe Verbreitung ist die überschaubare Menge an Informationen, die über das Protokoll und dessen Umsetzung gefunden werden kann. Die Informationssuche während dieser Ausarbeitung gestaltete sich mühsam.

Nach Meinung des Autors kann ein technisch interessierter Heimanwender das neue Protokoll IPv6 bei sich im Netzwerk durchaus betreiben. Jedoch können aus diesem Betrieb noch keine Vorteile gezogen werden.

9 Fußnoten

1. ↑ S. Arbor Networks Study (2008)
2. ↑ Vgl. Wiese, Herbert (2002) S.5f
3. ↑ S. Endres, J. - heise (2008)
4. ↑ Vgl. ARD Onlinestudie (2008) S.2
5. ↑ S. ISO-OSI-Referenzmodell (1994) S.41-46
6. ↑ Vgl. Wiese, Herbert (2002) S.1-4
7. ↑ S. Cisco Systems: IPv6 Headers (2005)
8. ↑ Vgl. Dittler, Hans Peter (2002) S.12
9. ↑ S. Deering, S., Hinden, R.: RFC2460 (1998) S.6-24
10. ↑ Vgl. Eggermann, Jörg, et. al (2004) S.18f
11. ↑ Vgl. Hinden, R., Deering, S.: RFC4291 (2006) passim
12. ↑ Vgl. Hinden, R., Deering, S.: RFC4291 (2006) S.3
13. ↑ Vgl. Hagen, Silvia (2006) S.38f
14. ↑ Vgl. Berners-Lee, T., et. al.: RFC3986 (2005) S.18-22
15. ↑ S. IANA IPv6 Address Space (2008)
16. ↑ Vgl. Hagen, Silvia (2006) S.48
17. ↑ Vgl. Hagen, Silvia (2006) S.48
18. ↑ Vgl. Hagen, Silvia (2006) S.44
19. ↑ S. Cisco Systems: IPv6 Headers (2005)
20. ↑ Vgl. Leistikow, R. (2008) S.9-11
21. ↑ S. Net Applications - Operating Systems (2009)
22. ↑ S. Microsoft TechNet - Changes to IPv6 (2005)
23. ↑ S. Net Applications - Operating System Versions (2009)
24. ↑ S. Microsoft TechNet - DHCP Protocols
25. ↑ S. Uni Münster JOIN - Betriebssysteme
26. ↑ Vgl. Bieringer, P. - IPv6 kompatibler Kernel
27. ↑ S. kernel.org
28. ↑ S. Cisco 870 Series ISR
29. ↑ S. ARIN-Wiki-IPv6: Broadband CPE
30. ↑ S. OpenWRT
31. ↑ S. DD-WRT
32. ↑ S. OpenWRT: Table of Hardware
33. ↑ S. Gartner: Printer Shipments
34. ↑ S. Sun - IP Services
35. ↑ S. TAL.DE
36. ↑ S. rh-tec
37. ↑ S. Savola, P. (2003) passim
38. ↑ S. freenet6
39. ↑ S. Arbor Networks - The End is Near, but is IPv6? (2008)
40. ↑ S. Arbor Networks - The End is Near, but is IPv6? (2008)
41. ↑ S. heise online - Russland und Frankreich bei IPv6 vorn (2008)
42. ↑ S. EU: Riesiger Internet-Adressraum (2008)
43. ↑ S. EU: Advancing the Internet (2008)

10 Literatur- und Quellenverzeichnis