23. 2. 2007

Súčasný stav IPv6 na slovenských univerzitách

Úvod
Protokol IPv6 bol definovaný v roku 1998. Hlavným dôvodom, prečo sa tento protokol začal vyvíjať, bol rastúci strach z možného nedostatku adries. Bohužiaľ, väčšina ľudí si pod pojmom IPv6 predstaví veľký adresný priestor. Tento protokol má však aj množstvo iných výhod. Spomeňme si niektoré z nich:
  • skupinové adresovanie – skupinová komunikácia je dôležitá pri dátových prenosoch, ako sú rádiové a televízne vysielanie alebo videokonferencia. Dátový tok sa nevysiela každému účastníkovi zvlášť (unicast), ale celej skupine účastníkov (multicast). IPv6 zavádza ešte jeden spôsob skupinovej adresácie. Je ňou metóda, pri ktorej odpovedá najbližší účastník (anycast).
  • bezpečnostné funkcie – priamo v protokole sú definované autorizačné a autentifikačné funkcie. Tieto bezpečnostné funkcie sú povinné.
  • autokonfigurácia – automatická konfigurácia sieťových nastavení na základe jedinečného 64 bitového EUI sieťového adaptéru.
  • definovanie priority prenosu – protokol rozlišuje medzi dátovými tokmi, ktoré musia byť prenášané v reálnom čase, a teda ich spracovanie musí byť uprednostnené pred spracovaním komunikácie nižšej priority.
  • mobilita – umožňuje jednoduchý presun účastníka medzi rôznymi počítačovými sieťami so zachovaním si adresy, ktorú mal vo svojej domácej sieti.
Nový protokol má tiež zjednodušenú hlavičku, čo zvyšuje rýchlosť jeho spracovania na smerovačoch. K ďalšiemu zvyšovaniu rýchlosti prispieva aj to, že fragmentáciu majú na starosti koncové stanice a nie smerovače. Navyše protokol podporuje mobilné zariadenia, ako napríklad mobilné telefóny. Práve podpora mobilných zariadení by mala prispieť k jeho presadeniu, ale aktuálna situácia je iná. Napriek mnohým predpovediam o vyčerpaní adresného priestoru IPv4 sa tento priestor stále nevyčerpal. Stalo sa tak preto, že bol zavedený mechanizmus lokálnych adries spolu s technológiou NAT. Súčasný stav je taký, že je pre organizáciu veľmi ťažké získať ďalšie rozsahy IP adries. Podmienky sú veľmi prísne.

Prieskum

Vzhľadom na to, že protokol IPv4 si svoju pozíciu drží vďaka komerčnej sfére, je zrejmé, že za rozšírenie IPv6 bude musí bojovať sféra akademická. V Európe existuje sieť GÉANT2, ktorá prepája európske akademické siete. GÉANT2 natívne podporuje IPv6 protokol. Rovnako je to aj v prípade nášho SANETu. Spýtali sme sa 15 vybraných univerzitných pracovísk (buď katedier informatiky alebo centier informačných technológií), ako sú na tom s implementáciou IPv6 protokolu. Žiadali sme ich o poskytnutie informácií o IPv6 sieti v rámci ich univerzity. Odpovedalo 9 pracovísk. Zároveň sme v RIPE databázach vyhľadali, koľko IPv4 adries majú univerzity, ktoré odpovedali.

Prešovská univerzita
Podpora IPv6 je zapnutá na centrálnom smerovači SANETu. Podľa RIPE informácií má univerzita pridelených 19 rozsahov triedy C. Pripomeňme si, že jeden rozsah triedy C obsahuje 256 IP adries.

UCM Trnava
Striktne sa používa len IPv4. Podľa RIPE informácií má pridelený jeden C rozsah IPv4 adries.

Akadémia umení v Banskej Bystrici.
Akadémia umení sa nezaoberá problematikou IPv6, má pridelený jeden rozsah triedy C.

Katolícka univerzita v Ružomberku
Pedagogická fakulta má vytvorené účelové VLAN siete. Všetky chrbticové sieťové zariadenia zvládnu aj IPv6. Podľa RIPE má pridelených 10 rozsahov triedy C.

Technická univerzita Košice
Projektu IPv6 sa na internátoch veľmi dávno venovalo zopár jednotlivcov. Smerovali IPv6 z CISCO Labu na internáty. Neskôr internáty požiadali o pridelenie IPv6 adresného priestoru. Pridelený rozsah bol veľmi malý a nevhodne navrhnutý. Momentálne je zo strany SANET smerovača všetko nastavené pre použitie IPv6, avšak brána nie je pre tento protokol z dôvodu nevhodného rozvrhnutia pripravená. Protokol IPv6 sa v konečnom dôsledku v sieti univerzity nevyužíva. Údaje v RIPE databáze ukazujú, že Technická univerzita má pridelenú jednu B triedu adries a nemá pridelený rozsah IPv6. Pravdepodobne sa IPv6 prevádzkoval počas fungovania experimentálnej siete 6bone.

Univerzita Komenského
Na Univerzite Komenského v súčasnosti nie je IPv6 prevádzkované a ani sa v dohľadnej dobe neuvažuje o jeho implementácii. Laboratórne sa výskumom IPv6 niektoré pracoviská zaoberali, ale k praktickému nasadeniu neprišlo. UK má rovnako ako Technická univerzita v Košiciach pridelenú jednu B triedu adries.

UMB Banská Bystrica
Na UMB je použité priame IPv4 adresovanie a všetky aktívne prvky siete a koncové stanice nakonfigurované pre IPv4 ale technicky umožňujúce aj implementáciu IPv6. UMB má pridelených 19 C tried IPv4 a taktiež IPv6 adresný rozsah 2001:4118:0100::/48.

Žilinská univerzita
Žilinská univerzita má pridelený jeden rozsah B triedy a taktiež IPv6 adresný priestor 2001:4118:300::/48. IPv6 služby sú na univerzite dostupné natívne a na smerovanie je použitý protokol OSPF. Služby IPv6 sú nakonfigurované na serveroch s OS linux a windows 2003. Cez IPv6 sú dostupné služby: DNS: nic.uniza.sk., proxy.uniza.sk. WWW: www.uniza.sk, nic.uniza.sk, EMAIL(pop3, imap): nic.uniza.sk, LDAP: nic.uniza.sk, FTP: nic.uniza.sk

SPU Nitra
Slovenská poľnohospodárska univerzita sa výskumom IPv6 nezaoberá ani tento protokol nepoužíva. Univerzita má pridelených 12 C tried IPv4 rozsahu.

UKF Nitra
V počítačovej sieti UKF sa používa priame adresovanie v IPv4 priestore. Momentálne má univerzita pridelených 8 rozsahov C triedy IPv4 adries. Tento rozsah však nestačí, a preto sa univerzita snaží získať ďalšie IPv4 adresy. Ich získanie je však kvôli súčasným pravidlám prideľovania veľmi ťažké. Vzhľadom na to, že až na pár výnimiek používa univerzita unixové servre (prevažne SUN), je vo vnútornej sieti IPv6 podporovaná. Znamená to, že vďaka autokonfigurácii majú všetky tzv. lokálne linkové adresy z rozsahu FE80::/10. Ako pracovné stanice sa používajú počítače s operačným systémom Windows XP. Windows XP má síce podporu protokolu IPv6, ale treba ju zapnúť príkazom ipv6 install. Windows sa potom nakonfiguruje tak, že má lokálnu linkovú adresu ale aj 6to4 adresu (RFC3056), čo je adresný rozsah 2002::/16.

UKF a 6to4
Hlavným cieľom 6to4 je umožniť IPv6 oblastiam vzájomnú a bezproblémovú komunikáciu po IPv4 Internete s minimálnou konfiguráciou. Vyžaduje len, aby mala pripojená sieť k dispozícií aspoň jednu IPv4 adresu. 6to4 vytvára na základe danej IPv4 adresy IPv6 prefix s dĺžkou 48 pre celú sieť. Začína hodnotou 2002::/16, podľa ktorej sa dá rozpoznať, že ide o 6to4 adresu. Ďalších 32 bitov tvorí IPv4 adresa prístupového smerovača. Takto vznikne prefix štandardnej dĺžky, ktorý umožňuje adresovať počítače v sieti obvyklým spôsobom. Jednoducho povedané, pokiaľ daný uzol podporuje IPv6, tak posiela IPv6 datagramy, pokiaľ nie, tak ich tuneluje prostredníctvom IPv4 siete. A nič netreba robiť! Je to ale naozaj tak? Ukážme si príklad príkazu tracert, ktorý nám zobrazí zoznam smerovačov, cez ktoré naša požiadavka prechádza. Vyskúšame tento príkaz na DNS serveri Žilinskej univerzity. Obe univerzity sú pripojené do SANETu, takže by sa dalo predpokladať, že počet smerovačov, cez ktoré treba prejsť bude nízky. Skúsme najskôr klasiku, vykonáme príkaz tracert.

tracert nic.uniza.sk
Tracing route to nic.uniza.sk [158.193.48.33] over a maximum of 30 hops:

1 <1>


Obr. 1: Sledovanie trasy pre IPv4 uzol

A teraz to isté len s IPv6. Vykonáme príkaz tracert6. Všimnime si v IPv6 adrese časť adresy c2a0:d2.ce. Keď toto číslo prevedieme do desiatkového tvaru dostaneme 194.160.210.206 čo je IPv4 adresa.

tracert6 nic.uniza.sk
Tracing route to nic.uniza.sk [2001:4118:300:48::33] from 2002:c2a0:d2ce::c2a0:d2ce over a maximum of 30 hops:
1 58 ms 60 ms 58 ms ::192.88.99.1
2 58 ms 62 ms 67 ms ROUTER1.IPv6.GE.Lisboa.fccn.pt [2001:690:800:1::1]
3 78 ms 124 ms 60 ms fccn.rt1.lis.pt.geant2.net [2001:798:24:10aa::1]
4 62 ms 62 ms 58 ms 2001:798:cc:1701:2401::1
5 58 ms 59 ms 59 ms so-7-2-0.rt1.gen.ch.geant2.net [2001:798:cc:1201:1701::1]
6 72 ms 68 ms 68 ms so-7-2-0.rt1.fra.de.geant2.net [2001:798:cc:1201:1401::2]
7 93 ms 74 ms 74 ms so-6-0-0.rt1.pra.cz.geant2.net [2001:798:cc:1301:1401::1]
8 83 ms 79 ms 79 ms cz.sk1.sk.geant.net [2001:798:20cc:1301:2701::2]
9 81 ms 79 ms 79 ms sanet-gw.sk1.sk.geant.net [2001:798:2027:10aa::2]
10 83 ms 82 ms 84 ms ZU-Zilina.sanet2.sk [2001:4118::c5]
11 83 ms 85 ms 96 ms sw-vd-a5.net.utc.sk [2001:4118:300::7708:215]
12 81 ms 81 ms 83 ms nic.uniza.sk [2001:4118:300:48::33]
Trace complete.

Obr. 2: Sledovanie trasy pre IPv6 uzol

Vidíme, že naša požiadavka prešla celou Európu. Prečo je ale tomu tak? Veď sme na rovnakom SANETe. A SANET natívne podporuje IPv6. Problém je v prvom riadku výpisu. Je to prvý 6to4 uzol, ktorý vybalí z IPv4 IPv6 datagram a smeruje ho späť GÉANT2 siete. Tento výpis nie je celkom kompletný, pretože náš datagram musí ešte prejsť cestu k 192.88.99.1.

tracert 192.88.99.1
Tracing route to 192.88.99.1 over a maximum of 30 hops
1 3 ms 2 ms <1>
st timed out.
11 59 ms 57 ms 59 ms 192.88.99.1

Trace complete.

Obr. 3: Sledovanie trasy pre 6to4 uzol

Keď si to spočítame, tak IPv6 požiadavka musela prejsť cez 22 smerovačov, čo je v porovnaní s IPv4 štyrikrát viac. Mohli by sme teda povedať, že na čo nám je IPv6, keď jeho smerovanie je také pomalé. Ale musíme si uvedomiť, že dôvodom spomalenia je práve technológia 6to4. Keby sme používali natívne IPv6 a mali sme pridelený adresný rozsah, tak by bolo smerovanie vďaka vlastnostiam IPv6 rýchlejšie ako súčasné IPv4. Problémom je už len to „keby“.
Za súčasných podmienok, keď funguje NAT, voliteľne aj IPSec len málokto uvažuje nad prechodom na IPv6. Navyše, prinútiť používateľov, aby vo svojom Windows napísali príkaz IPv6 install je asi nemožné. Znamená to, že musí prísť niekto, kto povie, že je čas na to, aby IPv6 používali aj koncoví používatelia. Vyzerá to tak, že to bude Microsoft.

Windows Vista a Longhorn
Nový Windows zrovnoprávnil obidva protokoly. Implicitne bude podpora IPv6 nainštalovaná a aktívna. Pokiaľ DNS dotaz pre dané meno vráti adresy pre IPv4 aj pre IPv6, prednosť budú mať práve IPv6 a na tejto adrese sa klient pokúsi nadviazať spojenie. Až keď neuspeje, vytvorí spojenie s IPv4 adresou. Konfigurácia sieťových rozhraní (stavová aj bezstavová) bude v štandardnom nastavení tiež automatická. Ďalšou novinkou bude možnosť konfigurovať IPv6 cez grafické rozhranie a navyše plná podpora IPSec. Dúfajme teda, že snaha celého sveta presadiť IPv6 bude konečne úspešná.

Záver
Protokol novej generácie má pred sebou ešte dlhú cestu. Našou snahou je mu pomôcť aspoň na akademickej pôde na Slovensku. UKF v Nitre už mala IPv6 implementované, ale to bolo ešte za čias experimentálnej siete 6bone. Momentálne začíname od znova. Krátkym prieskumom sme zistili, že iné univerzity buď ani nerozmýšľajú nad zavedením IPv6, alebo je to len márna snaha zopár snaživcov. Svetlým príkladom je Žilinská univerzita, ktorá má tento protokol implementovaný. Za zmienku tiež stojí ochota ľudí na tomto probléme spolupracovať.


Literatúra

[1] DEERING S., HINDEN R. 1998. Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification. 1998. RFC 2460
[2] HUITEMA, C. 1997. IPv6: The New Internet Protocol, (Second edition). Prentice Hall, 1997. ISBN 0138505055.
[3] MILLER, P.E., MILLER M. A. 2000. Implementing IPv6: Supporting the Next Generation Internet Protocols, Faster City: IDG Books Worldwide, ISBN: 0764545892
[4] SATRAPA, P. 2007. IPv6 v MS Windows Vista. 2007. [online]. [cit. 2007- 02 - 5]. In Lupa – server o českém Internetu, 2007. Dostupné na internete: .
[5] SATRAPA, P. 2002. IPv6. Praha : Vydavateľstvo Neocortex spol. s. r. o. 237 s. ISBN 80-86330-10-9

Zdroj:
Švec, Peter: Súčasný stav IPv6 na Slovenských univerzitách. In: Sieťové a informačné technológie 2007 - SIT 2007. - Nitra: SPU, 2007. - ISBN 978-80-8069-873-7. - S. 106-111.