Welche technischen Lösungen gibt es für den Einwahlzugang?

• Dynamische IP/DHCP
• Statische IP
• PPPOE
• PPTP
• L2TP
• DS-Lite
• V6 Plus
• PPPoA
• OCN
• IPoA

Dynamisches IP/DHCP

DHCP (Dynamisches Host-Konfigurationsprotokoll) ist ein Netzverwaltungsprotokoll für die zentrale dynamische Verwaltung und Konfiguration von Benutzer-IP-Adressen. Es ermöglicht Servern die dynamische Zuweisung von IP-Adressen und Konfigurationsinformationen an Clients und unterstützt eine Client/Server-Architektur (C/S).

Die meisten Einwahlverbindungen verwenden diesen Typ.

Im DHCP-Protokoll gibt es normalerweise zwei Rollen:

• DHCP-Klient: Dies bezieht sich in der Regel auf Endgeräte im Netz, wie PCs und Drucker, die die vom DHCP-Server zugewiesenen IP-Informationen, einschließlich IP-Adressen und DNS-Einstellungen, verwenden.
• DHCP-Server: Der DHCP-Server verwaltet zentral alle IP-Netzwerkkonfigurationsinformationen und bearbeitet DHCP-Anfragen von Clients.

Das DHCP-Protokoll verwendet UDP als Transportprotokoll. Clients senden Nachrichten an Port 67 auf dem DHCP-Server, und der Server antwortet an Port 68 auf dem Client.

Es gibt drei Möglichkeiten, wie ein DHCP-Server den Clients IP-Adressen zuweisen kann:

1. Statische Zuweisung: Eine IP-Adresse wird einem bestimmten Client dauerhaft zugewiesen.
2. Dynamische Zuweisung: Die Adressen werden den Kunden nach dem Zufallsprinzip auf Dauer zugewiesen.
3. Geleaste Zuweisung: Die Adressen werden vorübergehend und für eine bestimmte Dauer an Kunden vergeben.

Die dritte Methode ist die am häufigsten verwendete. Der Zeitraum, in dem die Adresse gültig ist, wird als Leasingdauer. Bevor der Lease abläuft, muss der Client beim Server eine Verlängerung beantragen. Der Server muss die Anfrage akzeptieren, damit der Client die Adresse weiter verwenden kann; andernfalls wird sie bedingungslos freigegeben.

Die am DHCP-Prozess beteiligten Nachrichtentypen und ihre Funktionen sind wie folgt:

• DHCP DISCOVER: Die erste Nachricht, die vom Client gesendet wird, um den DHCP-Prozess zu starten und eine Anfrage für eine IP-Adresse und andere Konfigurationsparameter zu senden.
• DHCP-ANGEBOT: Die Antwort des Servers auf die DHCP-DISCOVER-Nachricht, die eine gültige IP-Adresse und Konfigurationsinformationen enthält und als Unicast- (oder Broadcast-) Nachricht gesendet wird.
• DHCP ANFRAGE: Die Antwort des Clients auf die DHCP OFFER-Nachricht, die die Annahme der Konfiguration anzeigt. Diese Nachricht wird auch gesendet, wenn der Client eine Lease-Erneuerung anfordert.
• DHCP-ENTLASTUNG: Stellt der Client fest, dass die zugewiesene IP-Adresse unbrauchbar ist (z. B. aufgrund eines IP-Adressenkonflikts), sendet er diese Nachricht, um dem Server mitzuteilen, dass er diese IP-Adresse nicht verwenden soll.
• DHCP ACK: Die Bestätigung des Servers für die DHCP REQUEST-Nachricht des Clients. Der Client erhält die IP-Adresse und die zugehörigen Konfigurationsinformationen erst nach Erhalt dieser Nachricht.
• DHCP NAK: Die Ablehnung der DHCP REQUEST-Nachricht des Clients durch den Server. Nach Erhalt dieser Nachricht wird der Client den DHCP-Prozess neu starten.
• DHCP-FREIGABE: Der Client gibt die vom Server zugewiesene IP-Adresse freiwillig frei. Nach Erhalt dieser Nachricht recycelt der Server die IP-Adresse und macht sie für andere Clients verfügbar.
• DHCP INFORM: Nachdem der Client eine IP-Adresse erhalten hat, sendet er diese Nachricht, um zusätzliche Netzwerkkonfigurationsinformationen vom Server anzufordern, z. B. DNS-Einstellungen.

Zu den wichtigsten Vorteilen des DHCP-Protokolls gehören die genaue Konfiguration von IP-Adressen, die Verringerung von IP-Adressenkonflikten, die automatische Verwaltung von IP-Adressen und die effiziente Verwaltung von Änderungen. Die Aktivierung von DHCP-Diensten in mittleren bis großen Netzwerken ist unerlässlich, da sie die Belastung der Netzwerkadministratoren bei der Verwaltung der IP-Adresseinstellungen verringert und die Nutzung der IP-Adressen effektiv erhöht.

Statische IP

Statische IP-WahlDie statische IP-Konfiguration ist eine Methode der Netzwerkkonfiguration, bei der die IP-Adresse eines Computers oder Geräts nicht automatisch von einem DHCP-Server zugewiesen wird, sondern manuell festgelegt wird. Dies bedeutet, dass das Gerät jedes Mal, wenn es sich mit dem Netzwerk verbindet, dieselbe IP-Adresse verwendet.

Bei der statischen IP-Wahl umfasst das Protokoll hauptsächlich ARP (Adressauflösungsprotokoll) und DNS (Domain Name System). ARP dient der Zuordnung von IP-Adressen zu MAC-Adressen für die Kommunikation zwischen Geräten im selben lokalen Netzwerk (LAN). DNS wird verwendet, um Domänennamen in IP-Adressen aufzulösen, so dass die Benutzer über leicht zu merkende Domänennamen auf Netzwerkressourcen zugreifen können.

Der Interaktionsprozess für die statische IP-Wahl läuft wie folgt ab:

1. Konfigurieren der statischen IP-Adresse: Der Benutzer konfiguriert die statische IP-Adresse manuell in den Netzwerkeinstellungen des Computers oder Geräts. Dies umfasst in der Regel die Einstellung der IP-Adresse, der Subnetzmaske, des Standard-Gateways und der DNS-Serveradressen.
2. Verbindung mit dem Netzwerk: Nach der Konfiguration versucht das Gerät, sich mit dem Netzwerk zu verbinden, wobei es seine Position im Netzwerk anhand der konfigurierten IP-Adresse und Subnetzmaske bestimmt.
3. ARP-Anfragen und -Antworten: Um mit anderen Geräten zu kommunizieren, muss das Gerät deren MAC-Adressen kennen. Es sendet einen ARP-Request-Broadcast, um die MAC-Adresse der Ziel-IP-Adresse abzufragen. Das Zielgerät antwortet mit einer ARP-Antwort, die seine MAC-Adresse enthält und die Kommunikation ermöglicht.
4. DNS-Abfrage: Wenn der Benutzer versucht, auf Netzressourcen zuzugreifen, sendet das Gerät zunächst eine Anfrage an den DNS-Server, um die IP-Adresse der Ressource zu erhalten. Der DNS-Server gibt die entsprechende IP-Adresse zurück, so dass das Gerät mit der Zielressource kommunizieren kann.
5. Datenübertragung: Sobald das Gerät die IP- und MAC-Adressen der Zielressource kennt, kann es mit ihr unter Verwendung von Protokollen der IP-Schicht und der Verbindungsschicht (wie TCP/IP und Ethernet) kommunizieren.

Die statische IP-Einwahl ist eine Konfigurationsmethode, bei der die IP-Adresse eines Computers oder Geräts manuell festgelegt wird. Während des Interaktionsprozesses spielen die ARP- und DNS-Protokolle eine entscheidende Rolle bei der Adressauflösung und der Auflösung des Domänennamens. Im Vergleich zu DHCP bietet die statische IP-Konfiguration eine stabilere und vorhersehbarere Netzwerkverbindung, erfordert aber eine manuelle Verwaltung und Pflege der IP-Adresszuweisung.

PPPoE

Lassen Sie uns zunächst das PPP-Protokoll besprechen.

PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll) ist ein Protokoll der Datenübertragungsschicht, das auf der zweiten Schicht des TCP/IP-Protokollstapels arbeitet. Es bietet die Möglichkeit, gekapselte Pakete der Netzwerkschicht über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu übertragen. PPP unterstützt sowohl Vollduplex- als auch Halbduplex-Verbindungen und umfasst Authentifizierungsprotokolle wie PAP und CHAP, um die Netzwerksicherheit zu gewährleisten. Das PPP-Protokoll ist einfach zu erweitern und unterstützt mehrere Netzwerkschichtprotokolle wie IP, IPX und NetBEUI.

Das PPP-Protokoll besteht hauptsächlich aus dem Link Control Protocol (LCP) und dem Network Control Protocol (NCP). LCP dient dem Auf- und Abbau sowie der Überwachung von PPP-Datenverbindungen, während NCP das Format und den Typ der über diese Datenverbindung übertragenen Datenpakete aushandelt.

Der Arbeitsablauf des PPP-Protokolls ist in mehrere Phasen unterteilt: Anhalten, Aufbauen, Authentifizieren, Netzwerk und Beenden. Beim Aufbau einer Verbindung handelt PPP zunächst die LCP-Parameter aus, einschließlich der Frage, ob SP oder MP verwendet werden soll, der Authentifizierungsmethode und der maximalen Übertragungseinheit (MTU). Anschließend handelt NCP das Protokoll der Netzwerkschicht aus und konfiguriert es, z. B. die Zuweisung der IP-Adresse. Nach Beendigung der Kommunikation löst NCP die Verbindung auf der Netzwerkschicht, LCP löst die Verbindung auf der Datenübertragungsschicht und schließlich wird die Verbindung auf der physikalischen Schicht gelöst.

PPP ist weit verbreitet bei Wähl- und Standleitungsverbindungen wie Modems, ISDN-Leitungen und Glasfaserverbindungen. Es unterstützt Funktionen wie Datenkompression, Fehlererkennung und -korrektur sowie Authentifizierung und kann für verschiedene Arten von physischen Medien verwendet werden.

PPPoE (Punkt-zu-Punkt-Protokoll über Ethernet) ist ein auf Ethernet basierendes Netzwerk-Tunneling-Protokoll, das PPP in Ethernet-Rahmen kapselt. Durch die Integration des PPP-Protokolls bietet es Funktionalitäten wie Authentifizierung, Verschlüsselung und Komprimierung, die das traditionelle Ethernet nicht bieten kann. Es wird auch für Kabelmodems und DSL-Verbindungen verwendet, die Zugangsdienste über Ethernet-Protokolle anbieten.

Der Betrieb von PPPoE ist in zwei verschiedene Phasen unterteilt: Entdeckungsphase und PPP-Sitzungsphase.

Entdeckungsphase:

1. PADI (PPPoE Active Discovery Initiation): Der Host sendet ein Initiierungspaket, das auf die Ethernet-Broadcast-Adresse abzielt, wobei das CODE-Feld auf 0x09 (PADI-Code) und die SESSION-ID auf 0x0000 gesetzt ist. Das PADI-Paket muss mindestens ein Dienstnamens-Tag enthalten, mit dem der gewünschte Dienst vom Zugangskonzentrator angefordert wird.
2. PADO (PPPoE Active Discovery Offer): Nach dem Empfang des PADI-Pakets sendet der Zugangskonzentrator als Antwort ein PADO-Paket, in dem das CODE-Feld auf 0x07 (PADO-Code) und die SESSION-ID weiterhin auf 0x0000 gesetzt ist. Dieses Paket muss ein Zugangskonzentrator-Namenstyp-Tag und ein oder mehrere Dienstnamen-Typ-Tags enthalten, die die für den Host verfügbaren Diensttypen angeben. Die Host-Uniq-Tag-Werte in PADO und PADI müssen übereinstimmen.
3. PADR (PPPoE Active Discovery Request): Der Host wählt ein geeignetes PADO-Paket aus den empfangenen Antworten aus und sendet ein PADR-Paket an den ausgewählten Zugangskonzentrator, wobei CODE auf 0x19 (PADR-Code) und SESSION-ID weiterhin auf 0x0000 gesetzt ist. Das PADR-Paket muss ein Service Name Type Tag enthalten, das den angeforderten Dienst angibt.
4. PADS (PPPoE Active Discovery Session-Bestätigung): Nach dem Empfang des PADR-Pakets bereitet der Zugangskonzentrator den Start der PPP-Sitzung vor und sendet ein PADS-Paket zurück, wobei CODE auf 0x65 (PADS-Code) und SESSION-ID auf eine eindeutige, vom Zugangskonzentrator generierte PPPoE-Sitzungskennung gesetzt ist. Das PADS-Paket muss auch ein Zugangskonzentrator-Namenstyp-Tag enthalten, das den bereitgestellten Dienst bestätigt. Sobald der Host das PADS-Paket empfängt, treten beide Parteien in die PPP-Sitzungsphase ein. Die Host-Uniq-Tag-Werte in PADS und PADR müssen übereinstimmen.

PPP-Sitzungsphase:

1. LCP-Verhandlungsphase: Sowohl der Host als auch der Zugangskonzentrator senden sich gegenseitig LCP-Anforderungsnachrichten, in denen sie die maximale Übertragungseinheit (MTU), die Authentifizierung und den Authentifizierungstyp aushandeln.
2. Authentifizierungsverfahren: PPPoE unterstützt verschiedene Authentifizierungsmethoden, wie PAP (Password Authentication Protocol) und CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol). Bei der Authentifizierung werden der Benutzername und das Passwort verwendet, um die Identität des Benutzers zu überprüfen. Wenn die Authentifizierung erfolgreich ist, wird die Sitzung fortgesetzt; wenn sie fehlschlägt, wird die Sitzung beendet.
3. Datenübertragung: Sobald die PPPoE-Sitzung aufgebaut ist, können die PPP-Daten in jeder anderen PPP-gekapselten Form gesendet werden, wobei alle Ethernet-Frames Unicast sind. Die SESSION-ID der PPPoE-Sitzung muss unverändert bleiben und muss dem in der Erkennungsphase zugewiesenen Wert entsprechen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PPPoE eine Technologie ist, die PPP-Verbindungen über Ethernet bereitstellt und die Erstellung von Punkt-zu-Punkt-Tunneln zwischen zwei Ethernet-Schnittstellen innerhalb einer Ethernet-Broadcast-Domäne ermöglicht. Über PPPoE können Nutzer über Breitbanddienste wie ADSL auf das Internet zugreifen.

PPTP

PPTP (Punkt-zu-Punkt-Tunneling-Protokoll) Dialing ist eine Methode der Netzwerkeinwahl, die das PPTP-Protokoll verwendet, um einen sicheren VPN-Tunnel (Virtual Private Network) über öffentliche Netze aufzubauen. Auf diese Weise können Remote-Benutzer sicher auf Unternehmens- oder andere private Netzwerkressourcen zugreifen.

Grundsatz

Das Kernprinzip der PPTP-Einwahl ist die Verkapselungs- und Tunnelungstechnologie. Sie baut einen Punkt-zu-Punkt-Tunnel über öffentliche Netze (wie das Internet) auf und kapselt PPP-Pakete (Point to Point Protocol) in IP-Pakete (Internet Protocol) ein, um einen sicheren Fernzugang zu ermöglichen.

Protokoll

Das PPTP-Protokoll baut auf dem PPP-Protokoll als VPN-Tunneling-Technologie auf. Es definiert Anrufsteuerungs- und -verwaltungsprotokolle, die es Servern ermöglichen, eingehende Zugriffe von Wählverbindungen über PSTN- (Public Switched Telephone Network) oder ISDN- (Integrated Services Digital Network) leitungsvermittelte Leitungen zu verwalten oder leitungsvermittelte Out-of-Band-Verbindungen zu initiieren.

Interaktionsprozess

Der Interaktionsprozess für die PPTP-Einwahl kann in mehrere Schritte unterteilt werden:

1. Herstellen der PPTP-Verbindung: Der Client initiiert eine PPTP-Verbindungsanfrage, um eine TCP-Verbindung mit dem Server herzustellen. Während dieser TCP-Verbindung handeln der Client und der Server die PPTP-Verbindungssteuerungsparameter aus.
2. GRE-Tunnel-Einrichtung: Sobald die Aushandlung der PPTP-Verbindungskontrolle abgeschlossen ist, verwenden der Client und der Server das GRE-Protokoll (Generic Routing Encapsulation) über IP, um PPP-Datenrahmen zu übertragen. Der GRE-Tunnel kapselt PPP-Datenrahmen für die Übertragung über das öffentliche Netz ein.
3. Aufbau einer PPP-Sitzung: Über den GRE-Tunnel bauen der Client und der Server eine PPP-Sitzung auf, um Daten und Kontrollinformationen zu übertragen und die Integrität und Sicherheit der Daten zu gewährleisten.
4. Datenübertragung: Sobald die PPP-Sitzung erfolgreich aufgebaut ist, kann der Client über die PPTP-Verbindung sicher auf private Netzwerkressourcen auf dem Server zugreifen. Die Daten werden im PPP-Protokollformat eingekapselt und über den GRE-Tunnel im öffentlichen Netz übertragen.
5. Authentifizierung und Verschlüsselung (optional): In einigen Fällen kann die PPTP-Verbindung Authentifizierungs- und Verschlüsselungsprozesse beinhalten, um die Kommunikationssicherheit zu gewährleisten. Der Authentifizierungsprozess überprüft die Identität und die Zugriffsrechte des Clients, während die Verschlüsselung die Vertraulichkeit der Daten schützt.

Überlegungen

Die PPTP-Einwahl eignet sich in der Regel für Netzwerkumgebungen ohne Firewall-Einschränkungen, da sie TCP für die Kommunikation verwendet. Aufgrund seiner relativ geringen Sicherheit bevorzugen viele Unternehmen und Organisationen jedoch sicherere VPN-Protokolle wie L2TP/IPsec oder OpenVPN.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die PPTP-Einwahl das PPTP-Protokoll und die GRE-Tunneling-Technologie nutzt, um eine sichere VPN-Verbindung über öffentliche Netze aufzubauen, die es Remote-Benutzern ermöglicht, auf private Netzressourcen zuzugreifen. Bei der Erwägung der PPTP-Einwahl ist es jedoch wichtig, den Komfort gegen die Sicherheit abzuwägen.

L2TP

L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) Dialing ist ein Protokoll, mit dem ein VPN-Tunnel (Virtual Private Network) über öffentliche Netze aufgebaut werden kann. Es bietet eine Methode zur Verkapselung und Übertragung von Layer-2-Daten über IP-Netzwerke, die es Remote-Benutzern ermöglicht, sicher auf Unternehmens- oder andere private Netzwerkressourcen zuzugreifen. Nachfolgend finden Sie eine ausführliche Einführung in die Prinzipien, die Protokollkomponenten und den Interaktionsprozess der L2TP-Einwahl.

Grundsatz

Das Kernprinzip der L2TP-Einwahl ist die Tunneling-Technologie und die Verkapselung. Es baut einen Layer-2-Tunnel über öffentliche Netze (wie das Internet) auf und kapselt Layer-2-Daten (z. B. PPP-Rahmen) in IP-Pakete ein, um einen sicheren Zugang zu Unternehmensnetzen zu ermöglichen. Diese Verkapselung und Tunneling-Technologie gewährleisten Datenintegrität und Sicherheit und ermöglichen gleichzeitig eine transparente Datenübertragung über verschiedene Netze hinweg.

Protokoll

Das L2TP-Protokoll basiert auf PPP und der Tunneling-Technologie. Es definiert den Aufbau, die Aufrechterhaltung und den Abbau von Layer-2-Tunneln über IP-Netzwerke und spezifiziert Datenkapselungsformate und Übertragungsmethoden. Das L2TP-Protokoll bietet außerdem Verwaltungsfunktionen für Tunnel und Sitzungen sowie Mechanismen zur Flusskontrolle und Fehlerbehandlung bei der Datenübertragung.

Interaktionsprozess

Der Interaktionsprozess für die L2TP-Einwahl kann in mehrere Schritte unterteilt werden:

1. Errichtung eines Tunnels: Der Client (z. B. ein entferntes Benutzergerät) initiiert eine L2TP-Verbindungsanfrage, um eine TCP-Verbindung mit dem Server (z. B. L2TP-Zugangskonzentrator oder LNS) herzustellen.
2. Einrichtung der Sitzung: Sobald der Tunnel erfolgreich aufgebaut ist, beginnen Client und Server mit dem Aufbau einer L2TP-Sitzung. Während dieses Prozesses tauschen beide Parteien Authentifizierungsinformationen aus (falls erforderlich) und handeln die erforderlichen Konfigurationen und Parameter aus.
3. Datenkapselung und -übertragung: Der Client kapselt Layer-2-Daten (z. B. PPP-Frames) in L2TP-Datagramme ein und sendet sie durch den aufgebauten Tunnel an den Server. Nach dem Empfang des L2TP-Datagramms entkapselt der Server die Layer-2-Daten und leitet sie an das Zielnetz oder -gerät weiter.
4. Datenübertragung und Sitzungsmanagement: Während der Datenübertragung bietet das L2TP-Protokoll Mechanismen zur Flusskontrolle und Fehlerbehandlung, um eine zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten. Der Client und der Server tauschen regelmäßig Informationen zum Sitzungsstatus aus, um die Konnektivität und Stabilität aufrechtzuerhalten.
5. Abriss des Tunnels: Wenn die L2TP-Verbindung nicht mehr benötigt wird, können sowohl der Client als auch der Server eine Anfrage zum Abbau des Tunnels stellen. Beide Parteien tauschen Kontrollnachrichten aus, um den aufgebauten Tunnel und die Sitzung abzubauen.

Überlegungen zur Sicherheit

Um die Sicherheit zu erhöhen, wird die L2TP-Einwahl häufig mit IPSec (Internet Protocol Security) kombiniert. IPSec bietet Sicherheitsfunktionen wie Datenverschlüsselung, Integrität und Authentifizierung und gewährleistet die sichere Übertragung von L2TP-Daten über öffentliche Netzwerke.

Zusammenfassung

Die L2TP-Einwahl nutzt das L2TP-Protokoll und die Tunneling-Technologie, um sichere VPN-Tunnel über öffentliche Netze aufzubauen, die Remote-Benutzern den Zugriff auf private Netzressourcen ermöglichen. Es gewährleistet Datenintegrität und -sicherheit durch Verkapselung und Übertragung von Layer-2-Daten. Darüber hinaus kann die Kombination mit Sicherheitsmechanismen wie IPSec die Sicherheit der Datenübertragung weiter erhöhen. Bei der Erwägung einer L2TP-Einwahl ist es jedoch unerlässlich, diese entsprechend den spezifischen Anforderungen und Netzwerkumgebungen zu bewerten und zu konfigurieren.

DS-Lite

DS-Lite (Dual Stack Lite) ist ein Netzwerkprotokoll, das entwickelt wurde, um der Erschöpfung der IPv4-Adressen entgegenzuwirken. Es ermöglicht Nutzern mit privaten IPv4-Adressen, IPv6-Netzwerke zu durchqueren, um auf öffentliche IPv4-Ressourcen zuzugreifen. Mit der rasanten Entwicklung des Internets gehen die IPv4-Adressen allmählich zur Neige, und die Einführung und Verbreitung von IPv6 wird einige Zeit in Anspruch nehmen. Daher hat sich die DS-Lite-Technologie als Übergangslösung herauskristallisiert, die es bestehenden IPv4-Nutzern ermöglicht, auch in einer IPv6-Netzwerkumgebung auf IPv4-Anwendungen zuzugreifen.

DS-Lite verwendet IPv4-über-IPv6-Tunneling mit IPv4-NAT-Technologie. Mit dieser Technik wird ein IPv4-Tunnel innerhalb eines IPv6-Netzes aufgebaut, so dass IPv4-Pakete über IPv6 übertragen werden können. Im Einzelnen besteht DS-Lite aus zwei funktionalen Einheiten: B4 (Basic Bridging Broadband Element) und AFTR (Address Family Translation Router). B4 befindet sich auf der Benutzerseite und ist für die Verkapselung und Entkapselung von IPv4-Adresstunneln zuständig. AFTR befindet sich auf der Netzseite und führt nicht nur die Einkapselung und Entkapselung von Tunneln durch, sondern ist auch für die NAT44-Umwandlung von privaten in öffentliche Adressen zuständig.

Beim DS-Lite-Protokoll sind die Kommunikation und die Datenübertragung zwischen B4 und AFTR entscheidend. B4 muss IPv4-Adressen tunneln, was in der Regel eine manuelle Konfiguration oder die Beschaffung relevanter Informationen über Protokolle wie DHCPv6 oder ND erfordert, z. B. die WAN-IPv6-Adresse, die IPv6-Quelladresse für die Tunnelung und die Adresse des AFTR-Geräts (die Ziel-IPv6-Adresse für den Tunnel). Sobald diese Details korrekt konfiguriert sind, kann B4 IPv4-Pakete in den IPv6-Tunnel einkapseln und sie über das IPv6-Netz an AFTR senden.

Nach dem Empfang der eingekapselten Pakete führt AFTR eine Entkapselung durch, um die ursprünglichen IPv4-Pakete wiederherzustellen. Anschließend führt AFTR eine NAT44-Konvertierung durch, bei der private Adressen in öffentliche Adressen umgewandelt werden, so dass die Pakete korrekt an ihre Ziel-IPv4-Server weitergeleitet werden können. Schließlich werden die umgewandelten Pakete an den Zielserver gesendet, womit der Kommunikationsprozess abgeschlossen ist.

Die Einführung der DS-Lite-Technologie ermöglicht es den Betreibern, während des IPv6-Entwicklungsprozesses weiterhin IPv4-Nutzer zu unterstützen, die auf IPv4-Anwendungen zugreifen, wodurch das Problem der Erschöpfung der IPv4-Adressen gemildert wird. Darüber hinaus bietet DS-Lite Flexibilität und Komfort bei der schrittweisen Einführung und Umstellung auf IPv6.

Es ist wichtig zu wissen, dass die DS-Lite-Technologie zwar die IPv4-Adressenknappheit bis zu einem gewissen Grad lindert, aber keine langfristige Lösung darstellt. Mit zunehmender Verbreitung und Reife von IPv6 werden die Netze schrittweise auf eine reine IPv6-Umgebung umgestellt. Daher wird DS-Lite eher als Übergangslösung gesehen, um den Kommunikationsbedarf von IPv4-Benutzern innerhalb eines IPv6-Netzes vor der vollständigen Einführung von IPv6 zu decken.

DS-Lite Interaktionsprozess

Am DS-Lite-Interaktionsprozess sind hauptsächlich Geräte auf der Benutzerseite (in der Regel Heimrouter, die als B4 fungieren) und Geräte auf der Netzseite (AFTR, Address Family Translation Router) beteiligt. Hier finden Sie einen Überblick über den DS-Lite-Interaktionsprozess:

1. Adresse Konfiguration: Das benutzerseitige Gerät (B4) erhält eine IPv6-Adresse und andere relevante Informationen von der Netzseite mithilfe von Protokollen wie DHCPv6 oder ND. Diese Informationen werden für den Aufbau des IPv4-über-IPv6-Tunnels verwendet. Gleichzeitig weist B4 den IPv4-Benutzern private Adressen zu.
2. Verkapselung von IPv4-Paketen: Wenn ein Benutzergerät versucht, IPv4-Pakete zu senden, empfängt B4 diese Pakete. Er kapselt die IPv4-Pakete in IPv6-Header ein und verwendet die zuvor erhaltenen IPv6-Adressinformationen als Quell- und Zieladressen für den Tunnel.
3. Übertragung über IPv6-Tunnel: Die eingekapselten IPv4-Pakete (jetzt Teil des IPv6-Pakets) werden durch das IPv6-Netz übertragen. Dieser Prozess ist für das benutzerseitige Gerät transparent, das nicht wissen muss, dass seine Pakete durch einen IPv6-Tunnel übertragen werden.
4. Entkapselung bei AFTR: Wenn die eingekapselten IPv4-Pakete das netzseitige AFTR erreichen, führt es eine Entkapselung durch. Dabei werden der IPv6-Header und die tunnelbezogenen Informationen entfernt, um die ursprünglichen IPv4-Pakete wiederherzustellen.
5. NAT44 Konvertierung: AFTR führt NAT44 (Network Address Translation) an den entkapselten IPv4-Paketen durch. Das bedeutet, dass AFTR die private Quelladresse des IPv4-Pakets in eine öffentliche Adresse umwandelt, so dass das Paket im öffentlichen IPv4-Internet korrekt weitergeleitet werden kann.
6. Weiterleitung zum Ziel: Nach der NAT44-Konvertierung hat das IPv4-Paket nun eine gültige öffentliche Adresse. AFTR leitet es an den Zielserver weiter. Der Zielserver empfängt und verarbeitet das Paket und sendet dann eine Antwort zurück, die ebenfalls die NAT44-Konvertierung bei AFTR und den Verkapselungs-/Entkapselungsprozess bei B4 durchläuft, bevor sie an das Benutzergerät zurückgeht.

Zusammenfassung

Die Einführung der DS-Lite-Technologie ermöglicht es den Betreibern, während des IPv6-Entwicklungsprozesses weiterhin IPv4-Nutzer zu unterstützen, die auf IPv4-Anwendungen zugreifen, wodurch das Problem der Erschöpfung der IPv4-Adressen gemildert wird. Darüber hinaus bietet DS-Lite Flexibilität und Komfort bei der schrittweisen Einführung und Umstellung auf IPv6. DS-Lite lindert zwar die IPv4-Adressenknappheit, ist aber keine langfristige Lösung, da das künftige Netz schrittweise auf eine reine IPv6-Umgebung umgestellt wird.

v6 Plus

v6Plus (v6プラス) ist eine von JPNE und mehreren Breitbandbetreibern in Japan entwickelte Internetzugangslösung, die auf den Technologien IPoE (IPv6 over Ethernet) und MAP-E (Mapping of Address and Port using Encapsulation) basiert, um die IPv4-Adressenknappheit zu beheben. Hier finden Sie eine detaillierte Einführung in diese Lösung:

Protokolle

• IPoE (IPv6 über Ethernet): Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die IPv6-Pakete über Ethernet überträgt. Beim v6Plus-System erhalten die Nutzer IPv6-Adressen über IPoE.
• MAP-E (Mapping of Address and Port using Encapsulation): Hierbei handelt es sich um eine Technik, die IPv4-Adressen auf IPv6-Adressen abbildet. Im v6Plus-Schema berechnen Gateways MAP-E-Konfigurationen auf der Grundlage des IPv6-Präfix (/64) und vervollständigen den 4over6-Zugang über das MAP-E-Protokoll.

Prozess

1. Beziehen einer IPv6-Adresse: Das Gateway erhält eine IPv6-Adresse vom Breitbandbetreiber über das IPoE-Protokoll.
2. Berechnung der MAP-E-Konfiguration: Das Gateway berechnet die MAP-E-Konfiguration auf der Grundlage des IPv6-Präfix (/64).
3. Abschluss des 4over6-Zugangs: Das Gateway verwendet das MAP-E-Protokoll, um IPv4-Adressen auf IPv6-Adressen abzubilden und ermöglicht so den 4over6-Zugang.

Eigenschaften

Vorteile:

• Verwendet eine unveränderte Open-Source-Lösung und ist damit für die Open-Source-Router-Community und die Routerhersteller geeignet.
• Benutzer in einem einzigen Gebiet teilen sich eine öffentliche IPv4-Adresse und stellen gleichzeitig eine Reihe spezifischer verfügbarer Ports zur Verfügung, wodurch das Problem der IPv4-Knappheit mit den Benutzern, die offene Ports benötigen, ausgeglichen wird.
• Keine Beschränkungen für die Geräte, die für den Zugang zum Dienst verwendet werden; die Nutzer können ihre Router verwenden, indem sie einfach die MAP-E-Funktion des optischen Modems deaktivieren.
• Der MAP-E/4over6-Konfigurationsalgorithmus ist offen und feststehend, so dass der Bediener nicht nach den entsprechenden Parametern gefragt werden muss.

Benachteiligungen:

• Eingeschränkte Geräteunterstützung, wobei einige Geräte eine unvollständige Kompatibilität aufweisen, selbst wenn sie behaupten, diese zu unterstützen.
• Aus Sicherheitsgründen können die Betreiber den Zugang zu ihren eigenen öffentlichen IPv4-Adressen einschränken, was zu Unannehmlichkeiten beim Testen der erfolgreichen Portzuordnung führt.
• Derzeit sind keine weiteren wesentlichen Nachteile bekannt.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das v6Plus-System die IPv4-Adressenknappheit durch den Einsatz von IPoE- und MAP-E-Technologien für einen gemischten Zugang zu IPv4 und IPv6 wirksam behebt.

PPPoA

PPPoA (PPP über ATM) ist ein Netzwerkprotokoll, das PPP (Point-to-Point Protocol) und ATM (Asynchronous Transfer Mode) Technologie kombiniert. Dieses Protokoll ermöglicht den Aufbau von PPP-Verbindungen über ATM-Netze und damit den Internetzugang per Einwahl. Im Vergleich zu PPPoE (PPP over Ethernet) ist PPPoA in der Praxis jedoch weniger verbreitet, vor allem in Heim- und kleinen Netzen.

Komponenten des Protokolls

PPPoA stützt sich in erster Linie auf das PPP-Protokoll für die Datenübertragung und das Sitzungsmanagement, während ATM die Datenübertragung und die Verkapselung übernimmt. Das PPP-Protokoll ist für den Aufbau, die Aufrechterhaltung und die Verwaltung von Netzwerkverbindungen zuständig, während ATM einen effizienten Datenübertragungsmechanismus bietet.

Interaktionsprozess

Der Interaktionsprozess für die PPPoA-Wahl umfasst in der Regel die folgenden Schritte:

1. Herstellung der Verbindung: Das Gerät des Benutzers (z. B. ein Computer oder Router) stellt über das ATM-Netz eine Verbindung zum PPPoA-Server her. Dabei kann es sich um physische Leitungsverbindungen oder um drahtlose Verbindungen handeln.
2. Aufbau einer PPP-Sitzung: Sobald die Verbindung hergestellt ist, beginnt das Gerät des Benutzers mit dem Aufbau der PPP-Sitzung, die LCP- (Link Control Protocol) und NCP- (Network Control Protocol) Verhandlungen und Konfigurationen umfasst.
3. Authentifizierung und Autorisierung: Nach dem Aufbau der PPP-Sitzung kann der Server den Benutzer auffordern, sich zu authentifizieren, um seine Identität und seine Zugriffsrechte zu überprüfen, was in der Regel die Eingabe eines Benutzernamens und eines Passworts erfordert.
4. Datenübertragung: Sobald die Authentifizierung erfolgreich ist, kann der Benutzer mit der Datenübertragung über die PPPoA-Verbindung beginnen. Das ATM-Netz überträgt die Datenpakete effizient an die Zieladresse.

Schlussfolgerung

Es ist wichtig zu wissen, dass PPPoA in der Praxis nicht so weit verbreitet ist wie PPPoE. PPPoE eignet sich besser für Heim- und kleine Netze, da es direkt über Ethernet läuft, ohne dass zusätzliche ATM-Geräte oder -Netze erforderlich sind. Da die ATM-Technologie allmählich durch fortschrittlichere Technologien ersetzt wird, hat sich auch der Anwendungsbereich von PPPoA verkleinert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PPPoA ein Netzprotokoll ist, das PPP- und ATM-Technologien zum Aufbau von Wählverbindungen über ATM-Netze kombiniert. Aufgrund seiner Einschränkungen und der allmählichen Veralterung der ATM-Technologie ist sein Einsatz in modernen Netzen jedoch nicht weit verbreitet.

OCN

OCN-Wahl bezieht sich auf die Methode der Verbindung über das Offene Computernetz (OCN). Das OCN ist ein Netz, das Internetzugangsdienste anbietet und in der Regel von Telekommunikationsbetreibern oder Internetdienstanbietern (ISPs) betrieben wird. Die OCN-Einwahl ermöglicht es den Benutzern, sich über Telefonleitungen oder ähnliche Kommunikationsleitungen mit dem OCN-Netz zu verbinden, um auf das Internet zuzugreifen.

Komponenten des Protokolls

Bei der OCN-Wahl werden hauptsächlich die folgenden Protokolle verwendet:

• PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll): PPP wird zur Übertragung von Paketen über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verwendet. Bei der OCN-Einwahl stellt PPP eine Verbindung zwischen dem Benutzergerät und dem OCN-Netz her. Es unterstützt verschiedene Authentifizierungsmechanismen, wie PAP (Password Authentication Protocol) und CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol), um die Sicherheit der Verbindung zu gewährleisten.
• LCP (Link Control Protocol): LCP ist Teil des PPP-Protokolls, das zum Aufbau, zur Konfiguration und zum Testen von Datenübertragungsverbindungen verwendet wird. Während des OCN-Wählvorgangs handelt LCP Verbindungsparameter wie die maximale Übertragungseinheit (MTU) und magische Nummern aus.
• IPCP (Internet Protocol Control Protocol): IPCP ist eine Erweiterung des PPP-Protokolls, das zur Konfiguration und Aushandlung von IP-Netzschichtparametern verwendet wird. Während der OCN-Wahl wird IPCP verwendet, um dem Benutzergerät IP-Adressen, Standard-Gateways und andere Netzwerkkonfigurationsinformationen zuzuweisen.

Interaktionsprozess

Der Interaktionsprozess beim OCN-Wählen lässt sich wie folgt zusammenfassen:

1. Benutzergerät initiiert die Anwahl: Der Nutzer gibt die von OCN bereitgestellte Telefonnummer in eine Wählsoftware ein (z. B. einen Dialer oder ein im Betriebssystem integriertes Tool), um die Verbindung herzustellen.
2. Herstellen einer physischen Verbindung: Die Telefonleitung des Nutzers oder andere Kommunikationsleitungen werden mit dem Zugangsgerät des OCN-Netzes (z. B. einem Modem oder einem Zugangsserver) verbunden.
3. LCP-Verhandlung: Das Benutzergerät und das OCN-Netz handeln die Verbindungsparameter über LCP aus.
4. Authentifizierung: Wenn das OCN-Netz eine Authentifizierung erfordert, muss das Benutzergerät einen Benutzernamen und ein Passwort mit PAP oder CHAP zur Überprüfung angeben.
5. IPCP-Verhandlung: Nach der Authentifizierung handeln das Benutzergerät und das OCN-Netz die Parameter der IP-Netzschicht über IPCP aus, z. B. IP-Adressen und Standard-Gateways.
6. Herstellen der PPP-Verbindung: Nach Abschluss der oben genannten Schritte wird eine PPP-Verbindung zwischen dem Benutzergerät und dem OCN-Netz hergestellt.
7. Datenübertragung: Das Benutzergerät kann nun über die PPP-Verbindung auf das OCN-Netz und das Internet zugreifen.
8. Verbindungsabbruch: Wenn die Datenübertragung abgeschlossen ist oder der Benutzer die Verbindung trennt, wird die PPP-Verbindung beendet und die physikalische Verbindung freigegeben.

Hinweis

Es ist wichtig zu beachten, dass der spezifische OCN-Wählvorgang und die Details des Protokolls je nach Betreiber und ISP variieren können. Der obige Inhalt bietet einen grundlegenden Überblick, die tatsächliche Situation kann jedoch abweichen.

IPoA

IPoA (IP über ATM) ist ein Netzprotokoll zur Übertragung von IP-Paketen (Internet Protocol) über ATM-Netze (Asynchronous Transfer Mode). ATM ist eine verbindungsorientierte, zellbasierte Übertragungstechnologie, die sich für die Hochgeschwindigkeitsnetzkommunikation mit geringer Latenzzeit eignet. IPoA-Einwahl bezieht sich auf den Aufbau einer Einwahlverbindung mit Hilfe der IPoA-Technologie für den Zugang zum Internet.

Komponenten des Protokolls

Der Kerngedanke des IPoA-Protokolls besteht darin, IP-Pakete zur Übertragung in ATM-Zellen einzukapseln. Dazu sind mehrere Schlüsselkomponenten und -protokolle erforderlich:

• ATM-Anpassungsschicht (AAL): Die ATM-Anpassungsschicht ist für die Anpassung von IP-Paketen an den ATM-Zellenstrom zuständig. Sie bietet verschiedene Arten von Datenübertragungsdiensten, darunter verbindungsorientierte und verbindungslose Dienste.
• ATM-Schicht: Die ATM-Schicht ist verantwortlich für die Übertragung von Zellen, einschließlich Multiplexing, Demultiplexing, Flusskontrolle und Fehlerkontrolle.
• IP-Schicht: Die IP-Schicht verarbeitet IP-Pakete, einschließlich Routing, Fragmentierung und Reassemblierung.

Interaktionsprozess

Der Interaktionsprozess bei der IPoA-Wahl lässt sich grob in die folgenden Schritte unterteilen:

1. Herstellung der physischen Verbindung: Das Benutzergerät (z. B. Computer oder Router) stellt über das ATM-Netz eine physische Verbindung zum ATM-Switch oder -Router des Dienstanbieters her. Dazu müssen in der Regel physische Leitungen angeschlossen und konfiguriert werden.
2. Aufbau einer virtuellen ATM-Verbindung: Nachdem die physische Verbindung hergestellt ist, müssen das Benutzergerät und das Gerät des Dienstanbieters eine virtuelle ATM-Verbindung herstellen. Dazu gehört die Aushandlung und Konfiguration von VPI (Virtual Path Identifier) und VCI (Virtual Channel Identifier), um eine durchgehende ATM-Verbindung herzustellen.
3. Konfiguration der IP-Adresse: Sobald die virtuelle ATM-Verbindung erfolgreich hergestellt ist, muss das Benutzergerät eine gültige IP-Adresse erhalten. Dies kann durch DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) für die automatische Zuweisung oder durch manuelle statische IP-Konfiguration erfolgen.
4. Weiterleitung: Das Benutzergerät wählt die geeignete virtuelle ATM-Verbindung für die Datenübertragung auf der Grundlage der Ziel-IP-Adresse und der Routing-Tabelleninformationen aus.
5. Datenkapselung und -übertragung: Auf der IP-Schicht werden IP-Pakete in ATM-Zellen eingekapselt und über die aufgebaute virtuelle ATM-Verbindung an die Zieladresse übertragen.

Schlussfolgerung

IPoA ist ein Protokoll für die Übertragung von IP-Daten über ATM-Netze, das einen effizienten und zuverlässigen Internetzugang ermöglicht. Es hat zwar seine Vorteile, aber der allmähliche Übergang zu fortschrittlicheren Technologien kann seine Verwendung in modernen Netzwerkumgebungen einschränken.