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Willkommen bei IT-Knowledge – Ihrer Seite rund um das Thema Netzwerktechnik. Hier finden Sie wissenswerte Beiträge und Statistiken zu den neuesten Hardware-Produkten und den aktuellen Netzwerk-Trends. Einfach und verständlich erklärt für den erfahrenen Administrator, den fleißigen IT-Azubi oder eben auch für den technikaffinen Laien.

4in6: Im Tunnel fremde Gefilde durchqueren

IPv6 statt IPv4: Das Internet einem neuen Standard der Adressierung anzupassen, erinnert ein wenig an die Einführung neuer Postleitzahlen in Deutschland anno 1993. Die damalige Bundespost hatte schon lange mit einer deutlichen Aufstockung der einst 3.400 Postleitzahlen geliebäugelt; um das stetig wachsende Sendungsaufkommen im Griff zu behalten, brauchte es eine gezieltere Sortierung - die vierstellige Leitzahl bot dafür aber nicht den nötigen Spielraum. Mit der deutschdeutschen Wiedervereinigung ergab sich dann die perfekte Gelegenheit, den Plan in die Tat umzusetzen. Und im erweiterten Adressraum konnte Großkunden auch eine eigene Postleitzahl zugeordnet werden, was die Verteilzentren deutlich entlastete. Indes: In den Poststellen vieler Firmen hielt sich die Begeisterung zunächst in Grenzen. Bewährte Abläufe mussten Stück um Stück dem neuen Standard angepasst werden, von der Frankiermaschine bis hin zum Briefpapier. Bis die vierstellige Postleitzahl hierzulande endgültig Vergangenheit war, vergingen viele Jahre.

Heute sind es die Administratoren großer Netzwerkstrukturen, denen der Übergang in einen erweiterten Adressraum oft schwer im Magen liegt. Noch sind viele Netze in aller Welt nicht auf den Parallelbetrieb von IPv4 und IPv6 ausgelegt, Verbindungen können oft nur auf Umwegen hergestellt werden. Welche Methode zum Einsatz kommt, hängt von den jeweiligen technischen Rahmenbedingungen ab. „4in6“ dient dabei dem Transport von IPv4-Datenpaketen innerhalb von IPv6-Umgebungen und bildet die umgekehrte Variante von „6in4“. „4in6“ erfordert auf beiden Seiten der Verbindung das Vorhandensein eines Routers, der den Parallelbetrieb beider Protokolle unterstützt („Dual Stack“). Am Startpunkt wird das IPv4-Datenpaket in ein IPv6-Paket eingehüllt und kann den erweiterten Adressraum durch den entstandenen „Tunnel“ durchqueren. Vor dem Eintritt in die IPv4-Umgebung wird die IPv6-Hülle dann in einem weiteren Dual-Stack-Router wieder entfernt. „4in6“ wie auch „6in4“ können nur über sogenannte Tunnelbroker realisiert werden. Dabei handelt es sich üblicherweise um lokale bzw. nationale Internet Service Provider, die den IPv6-Übergang in einzelne Netze in der Regel aber nur nach vorheriger Registrierung anbieten. Bei einem Wechsel des Providers muss die Konfiguration der Übertragung entsprechend angepasst werden, sodass Übergangsmechanismen wie „4in6“ stets mit einem erhöhten administrativen Zeitaufwand verbunden sind.

Um die IPv4-Datenpakete zu transportieren, erfordert es eine Verbindung zwischen zwei Protokollen an dessen Anfang und Ende jeweils ein Netzwerkgerät angeschlossen ist. Dabei gelten der Startpunkt und Endpunkt des Datentransfers als Endstellen. Gute Endstellen auf beiden Seiten des Tunnels stellen u.a. die Dual-Stack-Router aus dem Hause Cisco dar. Cisco Router schaffen ein intelligentes, reaktionsfähiges und integriertes Netzwerk, das auf lernfähigen und agilen Technologien basiert. Dabei können sowohl aktuelle als auch generalüberholte Routing-Produkte eingesetzt werden. Cisco Systems als weltweit führender Anbieter von IT Lösungen bietet dabei eine umfassende Auswahl an Dual-Stack-Routern.

IEEE 802.3ae: Höchstgeschwindigkeit mit begrenzter Reichweite

Citius, altius, fortius. Der Überlieferung nach war es ein Priester des Dominikanerordens, der im März 1891 anlässlich eines Schülersportfestes in lateinischer Sprache formulierte, was wenige Jahre später zum unverändert gültigen Motto der Olympischen Spiele erhoben wurde: Schneller, höher, stärker. Etwas abweichend gilt im deutschsprachigen Raum „schneller, höher, weiter“, auf die Netzwerktechnik übertragen, treffen aber beide Varianten gleichermaßen zu: Immer schneller müssen immer höhere Datenmengen über immer längere Strecken übertragen werden.

Obschon vom alltäglichen Einsatz noch einigermaßen weit entfernt, definierte das Institute of Electrical and Electronic Engineers (kurz IEEE) bereits im Jahre 2002 die Eckdaten für Höchstgeschwindigkeit in der Netzwerktechnik. Soll heißen: die technischen Standards für Ethernet-Verbindungen mit Übertragungsraten bis zu zehn Gigabyte pro Sekunde. Details finden sich in der Ethernet-Norm IEEE 802.3ae, und heute ist die für 10GB nötige Technik längst zur Normalität geworden. Typische Einsatzbereiche sind Rechenzentren, Backbones oder örtlich begrenzte Netzwerke von Universitäten und Forschungszentren. Örtlich begrenzt, denn leistungsfähige 10GB-Verbindungen sind nach dem Stand der Technik nur über Entfernungen bis maximal 40 Kilometer realisierbar.

Ursprünglich bezog sich IEEE 802.3ae nur auf Datenübertragungen per Glasfaserkabel, da Kupferkabeln derartige Leistungen nicht unbedingt zugetraut wurden. Gleichwohl wurden mögliche Lösungen auf Kupferbasis von einer weiteren IEEE-Arbeitsgruppe untersucht (IEEE 802.3ak); aufgrund ähnlicher Aufgabenstellungen wurden die Teams aber im Jahre 2005 zusammengelegt. Angesichts der vergleichsweise geringen Kosten, werden 10GB-Verbindungen auf Kupferbasis heute vor allem zur Verbindung örtlicher Netzwerkkomponenten (beispielsweise Switches) eingesetzt. Die Installation erfordert jedoch besondere Vorsicht, da bei 10G-Netzen allein schon das Zusammenbinden abgeschirmter Kabelstränge zu Übertragungsstörungen führen kann. Damit nicht genug, bereitet die IEEE aktuell Normen vor (IEEE P802-3cd), die den 10GB-Ethernet-Standard bei Datenraten bis zu 200GB pro Sekunde und mehr geradezu als Schneckentempo erscheinen lassen.

Link-local Multicast Name Resolution: Moderner Übersetzer fürs lokale Netzwerk

In einem weit entfernten Land Geld zu wechseln, ist manchmal gar nicht so einfach. Große Banken mögen das von zu Hause mitgebrachte Bargeld noch akzeptieren - aber die kleine Wechselstube um die Ecke will mit Euros nichts zu tun haben und akzeptiert nur US-Dollar. Ganz ähnlich geht es bei der Ansteuerung von IP-Adressen in einem Datennetzwerk zu: „Zielwährung“ ist stets eine bestimmte binäre Zeichenfolge; für den „Umtausch“ verfügbar sind aber unterschiedliche Adressierungssysteme, von den Klassikern „http://www.abc.def“ und „www.abc.def“ über Zahlenfolgen wie „123.456.789.0“ bis hin zu den neuesten Varianten, die zum Erreichen des gewünschten Ziels schon mit der Eingabe „abc.def“ zufrieden sind.

Ursprünglich reagierten Websites und Netzwerkkomponenten nur auf numerische Adressen nach dem Muster „123.456.789.0“; je größer Netzwerke wurden, desto verwirrender gestaltete sich diese Systematik für den Menschen. Zur Vereinfachung wurde die sogenannte Namensauflösung entwickelt: Statt die Systemeinstellungen eines Netzwerkdruckers über „123.456.789.0.0“ aufzurufen, reicht die Eingabe eines Wortes, zum Beispiel „Printer“; über die Namensauflösung wird das Wort nun in die numerische Adresse des Druckers umgewandelt - denn mit „Printer“ kann der Drucker nichts anfangen, das Gerät benötigt eine andere „Währung“.

Soweit, so einfach. Angesichts der rasanten Entwicklung von Netzwerkgeräten unterschiedlichster Art und Herkunft war es jedoch nicht möglich, für die Namensauflösung über alle Systemgrenzen hinweg ein einheitliches Standardverfahren zu definieren. Also entstanden über die Jahre diverse Methoden, die je nach Gerät oder System die Namensauflösung unterschiedlich bewerkstelligen. LLMNR oder Link local Multicast Name Resolution ist eine dieser Methoden, die praktisch ausschließlich in Betriebssystemen des Herstellers Microsoft eingesetzt wird. LLMNR dient in erster Linie dem Zweck, in lokalen Netzwerken die Namensauflösung von IPv4- und IPv6-Adressen zu bewerkstelligen und auf diesem Wege benachbarte Computer zu identifizieren. LLMNR ist quasi eine Ergänzung der - ebenfalls Microsoft-eigenen - Namensauflösung NetBIOS, die nur auf IPv4-Adressen ausgelegt ist und zudem den Nachteil besitzt, im Betrieb vielfältige Systeminformationen unverschlüsselt über das Netzwerk zu verteilen, was nicht unbedingt der Datensicherheit förderlich ist. LLMNR hingegen gilt in diesem Punkt als sicherer - wird im Unterschied zu NetBIOS von älteren Microsoft-Betriebssystemen wie Windows XP aber nicht unterstützt.

Routing Protocol for Low power and Lossy Networks: Verkehrslenkung für Zahnbürsten und Kühlschränke

Als der Buchdruck, das Telefon und das Internet noch nicht das Licht der Welt erblickt hatten, war „Kommunikation“ eine relativ simple Sache: Menschen, die miteinander redeten (heute nennt man das „M2M“), auf den Märkten um Preise feilschten („B2C“) oder Warenbestände tauschten („B2B“). Irgendwann kamen dann Bits und Bytes ins Spiel. Zu den Abkürzungen der Kommunikationswelt gesellte sich beispielsweise „M2M“, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Die Zukunft gehört indes dem „Internet der Dinge“ und damit „M2T“ und „T2M“: „Mensch-zu-Ding“ und „Ding-zu-Mensch“. Nun können Menschen auch mit „intelligenten“ Zahnbürsten und Kühlschränken kommunizieren (oder umgekehrt), und natürlich kommunizieren intelligente Kühlschränke und Zahnbürsten auch unabhängig vom Menschen (T2T). Und damit das auch reibungslos funktioniert, braucht es das Routing Protocol for Low power and Lossy Networks, kurz RPL.

Von mangelnder Protokoll-Vielfalt kann in der Netzwerktechnik zwar nicht unbedingt die Rede sein, aber die Einbindung von M2T, T2M und T2T wirft in der Tat einige Kommunikationsprobleme auf. Sensoren - die typischen Bausteine des IoT - verfügen in der Regel nur über geringe Rechenkapazitäten. Insbesondere gilt das für drahtlose Netze (Low-Power and Lossy Networks, LLN), die beispielsweise zur Überwachung autonomer Industrieanlagen eingesetzt und oft nur mit Batteriestrom betrieben werden. Um solche IoT-Netzwerke über das Internet erreichen zu können, braucht es entsprechende Zieladressen, die allesamt auf dem neuen Standard IPv6 basieren. Am Übergang vom Internet zum IoT beginnen dann die Probleme: Die Daten rauschen mit einer Rahmengröße von 1.280 Bytes an - für die Sensoren im IoT erlaubt der entsprechende Standard aber höchstens 127 Bytes. Die Datenrate muss nun einerseits deutlich reduziert werden, andererseits erfordert die geringere Framegröße auch neue Regeln für das Routing. Der RPL-Standard ist speziell auf die Besonderheiten im LLN ausgelegt und stellt sicher, dass M2T, T2M und T2T auch dann funktionieren, wenn einzelne Elemente mangels Energie ausfallen oder angesichts extremer Umgebungsbedingungen wie Hitze oder Kälte nicht mehr richtig funktionieren.