Tietoliikennearkkitehtuurit

2000: Kotitehtävä 3 - Mallivastaus

Huomaa! Tämä mallivastaus on viitteellinen. Vastaukset eivät välttämättä ole täysin kattavia, mutta suuntaa-antavia kuitenkin. Lisäksi tässä on korostettu vain niitä asioita jotka arvostelussa olivat tärkeitä. Joskus mallivastauksiin on myös hiipinyt virhe, jos huomaat sellaisen, ilmoita toki kurssin assareille.

Tehtävä: IPv6

IPv6-trivia (6 pistettä)

IETF:n IPNG-työryhmä valitsi IPv4:n seuraajaksi protokollan, joka tunnetaan nykyään nimellä IPv6.

1. Onko IPv5 olemassa? (0.5 p)
   • Ei ole.
2. Kerro lyhyesti, miksi IPv4:n seuraajan versionumero on 6. (noin 1-2 riviä) (1p)
   • Protokollanumero 5 on varattu ST:lle (Internet Stream Protocol), sittemmin ST2. ST oli kokeellinen verkkokerroksella toimiva yhteydellinen protokolla joka oli tarkoitettu reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon.
3. Mikä on/oli IPv7? (ohjepituus 1-2 riviä) (1p)
   • IPv7 oli joskus nimitys seuraavalle internetprotokollalle, ja itse asiassa IAB ehti (vuonna 1992) julkistaa suosituksen, jossa IPv7:n eli "seuraavan IP-version" perustaksi valittiin CLNP. Versionumero 7 on kuitenkin varattu TP/IX:lle.
4. Voiko IPv6-datagrammeja fragmentoida? Jos voi, niin miten ja missä se tapahtuu? Jos ei, niin mikä rakenteellinen eroavaisuus IPv4:n ja IPv6:n välillä estää tämän? (noin 1-2 riviä) (1p)
   • Voi. Lähettäjä fragmentoi IPv6-datagrammit, eli paketit kulkevat fragmentoituneina päästä päähän.
5. Missä tilanteessa IPv6-otsikon Payload Length -kentässä käytetään arvoa 0 (vaikka siirrettävää tietoa olisikin)? (1.5 p)
   • Kun kyseessä on jumbogrammi, eli hyötykuorma on enemmän kuin 65535 tavua. Tällöin Hop-by-Hop optioissa on mukana Jumbo Payload -optio.
6. Oletetaan, että vielä parin vuoden päästä asut Suomessa ja haluat saada juuri ostamallesi UMTS-päätelaitteelle IPv6-osoitteen. Miten osoitteesi todennäköisesti alkaa? (1p)
   • RIPE on saanut osoiteavaruudesta lohkon 2001:600::/23, eli eurooppalaiset osoitteet tullevat alkamaan 2001:6XX:... tai 2001:7XX:...

Osoitteet (8 pistettä)

1. Missä tilanteessa on tarkoituksenmukaista käyttää anycast-osoitteita? Miksi? (2p)
   • Esimerkki voisi olla vaikkapa autonominen alue, joka on yhteydessä ulkomaailmaan muutaman reitittimen välityksellä. Reitittimet voidaan määritellä anycast-ryhmäksi, jolloin samalla osoitteella saadaan viesti kuljetettua lähimmälle toimivalle reitittimelle.
2. Miten globaali IPv6-unicast-osoite rakentuu? Mitä eri osia osoitteessa voidaan erottaa? (1p)
   • Top level:
     • prefix (3 bittiä)
     • TLA (Top-Level Aggregation) ID (13 bittiä)
     • Reserved (Varattu myöhempää käyttöä varten) (8 bittiä nollaa)
     • NLA (Next Level Aggregation) ID (24 bittiä>
   • Site level:
     • SLA ID (16 bittiä)
   • Third level:
     • Interface ID (64 bittiä)
3. Mikä on link-local address? Miten sellainen muodostetaan? (1p)
   • Paikallisverkon sisäinen osoite, joka muodostetaan, kun verkkorajapinta tulee aktiiviseksi (esim. konetta käynnistettäessä). Osoite muodostetaan siten, että alussa on prefiksi, joka ilmaisee link-local osoitetta (FE80::/10) ja lopussa on uniikki tunniste (pohjautuu yleensä verkkokortin MAC-osoitteeseen).
4. Kuvaa kaksi tapaa, joilla kone voi hankkia globaalin osoitteen. Mitä eroa näillä on ja missä tilanteissa kutakin kannattaa käyttää? (4p)
   • tilaton: reitittimeltä saatu prefiksi ja oma uniikki tunnus (esim. MAC-osoitteeseen pohjautuva)
   • tilallinen (stateful): DHCPv6
   • Eroja esim:
     • DHCP vaatii erillisen palvelimen ja hieman konfigurointia
     • tilaton menetelmä vaatii, että kaikilla koneilla on laillinen MAC-osoite
     • tilaton menetelmä tuhlaa osoiteavaruutta
     • tilatonta menetelmää voi huijata ja liittyä siten luvatta verkkoon
     • (lähteenä käytetty tehtävänannossa mainittujen lisäksi http://cvs.atm.tut.fi/faster/ipv6.html)

Lisäotsikot (Extension Headers) (7 pistettä)

1. Miksi IPv6:ssa on siirrytty käyttämään lisäotsikoita IPv4:n options-kentän sijaan? (2p)
   • Vakiomittainen otsikko tehostaa reititystä; reitittimien ei tarvitse käydä läpi niitä lisäotsikoita, jotka eivät niille kuulu.
   • Lisäotsikkojärjestelmä on joustava, lisäotsikoita voidaan tarvittaessa keksiä lisää (mitä haittaa tästä voi olla?).
2. Mitä eri tyyppisiä lisäotsikoita on määritelty? (Kerro nimi ja käyttötarkoitus.) (3p)
   • Hop-by-Hop options header: erilaisia optioita jotka käsitellään joka reitittimessä (matkan varrella)
   • Destination options header: optioita jotka käsitellään päätepisteessä (tai jos otsikko ennen Source Routing headeria niin käsitellään luetelluissa reitittimissä)
   • Source Routing header: mahdollistaa reitin joidenkin solmujen valinnan etukäteen (loose source routing)
   • Fragmentation header: mahdollistaa fragmentoidun datagrammin kokoamisen
   • Authentication header: mahdollistaa paketin eheyden (integriteetin) varmistamisen
   • ESP (tai IPv6 Encryption header): mahdollistaa tiedon luottamuksellisuuden
3. Onko lisäotsikoiden keskinäisellä järjestyksellä merkitystä? Jos on, niin mitä? (2p)
   • On merkitystä. Jos hop-by-hop -lisäotsikko on käytössä, sen pitää olla heti pääotsikon jälkeen. Destination options -otsikon paikan merkitys mainittiin jo yllä (riippuu siis siitä, halutaanko optiot käsitellä määritellyissä reitittimissä matkan varrella vai päätepisteessä). Ylläoleva järjestys on IETF:n suosittelema (poikkeuksena siis Destination Options).

Siirtyminen (7 pistettä)

1. Kuinka IPv6-liikennettä voidaan kuljettaa IPv4-verkon läpi? Entä toisin päin: Onko IPv4-liikenteen kuljettaminen IPv6-verkossa ongelmallista? Miksi / miksi ei? (3p)
   • IPv6-liikennettä voidaan tunneloida IPv4-verkon läpi. Tällöin reunoilla olevien reitittimien pitää pakata IPv6-paketit IPv4-pakettien sisään ja lähettää ne IPv4-verkon yli reitittimelle, joka on toisella puolella olevassa IPv6-verkossa (ja ymmärtää myös IPv4:ta).
   • IPv4-liikenteen kuljettaminen IPv6-verkossa ei ole erityisen ongelmallista: IPv6-osoiteavaruudesta on varattu lohko IPv4-osoitteita varten, joten otsikot voidaan muuntaa IPv6-verkon reunoilla. Toinen vaihtoehto on tunnelointi samaan tapaan kuin edellisessä kohdassa.
2. Dokumentissa The Case for IPv6 on esitetty kaksi skenariota IPv6:een siirtymismekanismeista. Esitä lyhyesti, ranskalaisia viivoja käyttäen, kummankin skenarion keskeiset piirteet ja edut toiseen verrattuna. (4p)
   • "No Need to NAT":
     • verkkojen yhteenliittäminen tajoaa luontevan tavan alkaa käyttää IPv6:tta
     • koneisiin, joilla on tarvetta lähettää liikennettä verkkojen välillä, laitetaan kaksois-protokollapino, verkkojen välillä käytetään IPv6:tta
     • kaksois-protokollapinojen määrää lisätään tarpeen mukaan, lopulta uusille koneille voidaan antaa vain IPv6-pino
     • IPv6-koneet voivat heti alkaa nauttia IPv6:n iloista, kuten IPsecin käyttömahdollisuudesta ja autokonfiguraatiosta
   • "IPv6 from the Edges to the Core":
     • IPv6-saaria, reunoilla dual stack -reitittimet
     • saarten välillä liikenne tunneloidaan (IPv6 over IPv4)
     • toimii parhaiten esim. yrityksissä, joissa ei tarvita kuin yrityksen sisäisiä palveluita, eli liikenne tapahtuu saarten välillä

Filosofia (Mikä IP:ssä mättää?) (3 pistettä)

Monet huomauttivat siitä tosiseikasta, että IPv6 on useiden asiantuntijoiden vuosien työn tulos. Voi siis olla hankalaa ryhtyä tulosta kylmiltään parantelemaan. Puhtaalta pöydältä on vaikea lähteä suunnittelemaan ilman, että vanha ja tuttu teknologia kummittelisi taustalla. Vaarana on myös protokollan "ylikuormitus" tehtävillä, jotka voisi jättää myös ylempien kerrosten hoidettavaksi.
Eniten huomiota kiinnitettiin turvallisuuden parantamiseen: autentikointiin ja salaukseen tulisi panostaa. Toisaalta katsottiin, että IPv6 on jo onnistunut hyvin paikkaamaan IPv4:n puutteita paitsi tällä saralla, myös esim. osoitteiden suhteen. Mobiliteetille toivottiin parempaa tukea, ja jotkut kaipailivat takaisin IPv4:n fragmentointia. Enemmistö tuntui kuitenkin olevan sitä mieltä, että IPv6 on hyvä ja toimiva "kompromissi", jota ei verkon rajoitukset huomioon ottaen edes kannata lähteä korjailemaan.

Palaute (1 piste)

Kokonaisuudessaan kierros meni varsin hyvin. Eniten vaikeuksia tuotti kysymys 1f. Myös 4b:ssä annetun linkin kanssa näytti olleen ongelmia. 5. kysymys sai osakseen eniten kritiikkiä, mutta myös kehuja. Kaiken kaikkiaan tämä tehtävä oli kuitenkin useimpien mielestä vaikeustasoltaan sopiva ja kysymykset monipuolisia. Hyviä parannusehdotuksia annettiin myös paljon; kiitos kannatuksesta! :)