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Jan Philipp Timme 2018-06-03 15:18:24 +02:00
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71
Masterarbeit.tex
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@ -19,6 +19,8 @@
\usepackage{soul}
\usepackage{verbatim} % für comment-environment
\usepackage{amsmath}
\usepackage{caption}
\captionsetup[table]{skip=8pt}
% Setup für Codeblocks
\lstset{
% Optionen
@ -131,7 +133,7 @@
% fett und zentriert in der Minipage
\begin{center} \sffamily\bfseries Selbständigkeitserklärung \end{center}
Hiermit erkläre ich, dass ich die eingereichte Bachelor-Arbeit
Hiermit erkläre ich, dass ich die eingereichte Masterarbeit
selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die von mir angegebenen Quellen
und Hilfsmittel nicht benutzt und die den benutzten Werken wörtlich oder
inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe.
@ -146,7 +148,7 @@ Hannover, den \today \hfill Unterschrift
% Abbildungsverzeichnis
%\listoffigures
% Codeverzeichnis
% \lstlistoflistings
%\lstlistoflistings
% Tabellenverzeichnis
%\listoftables
@ -158,25 +160,32 @@ Hannover, den \today \hfill Unterschrift
\chapter{Einleitung}
Die Verwendung von IPv6 im Internet hat in den letzten Jahren zugenommen:
Immer mehr Dienste können über IPv6 erreicht werden, und auch die Internetanbieter bieten ihren Kunden zunehmend IPv6-fähige Internetanschlüsse an.
Auch das Netzwerk der Abteilung Informatik an der Hochschule Hannover ist bereits seit einigen Jahren \todo{Seit wann?} durch eine Tunnellösung über IPv6 an das Internet angebunden.
Diese Tunnellösung wurde Anfang 2018 durch die Einrichtung von nativem Routing von IPv6 abgelöst.
Die Menge der noch verfügbaren IPv4-Adressen neigt sich dem Ende zu.
Laut Angaben des RIPE NCC\footnote{RIPE Network Coordination Centre} vom Juni 2018 sind ungefähr 8,63 Millionen IPv4-Adressen verfügbar\footnote{\url{https://www.ripe.net/publications/ipv6-info-centre/about-ipv6/ipv4-exhaustion/ipv4-available-pool-graph}, abgerufen am 03.06.2018}.
Das entspricht etwa der Hälfte der nutzbaren Host-Adressen eines \texttt{/8}-Blocks.
Betrachtet man die Vergabegeschwindigkeit von IPv4-Adressen aus den letzten 3 Jahren, so könnte man den Zeitpunkt der Erschöpfung von IPv4-Adressen zwischen 2019 und 2021 vermuten\footnote{\url{https://ipv4.potaroo.net/}, abgerufen am 03.06.2018}.
Vor diesem Hintergrund findet die Verwendung von IPv6 eine zunehmende Verbreitung als Nachfolger von IPv4:
Immer mehr Internetdienste können über IPv6 erreicht werden, und auch die Internetanbieter stellen ihren Kunden IPv6-fähige Internetanschlüsse zur Verfügung.
Der Anteil von Suchanfragen, die über IPv6 an Google gestellt wurden, hat von 5,84\% am 1. Januar 2015 auf 21,11\% am 1. Juni 2018 zugenommen\footnote{\url{https://www.google.com/intl/en/ipv6/statistics.html}, abgerufen am 03.06.2018}.
Am AMS-IX\footnote{Amsterdam Internet Exchange}, dem Internet-Austauschpunkt in Amsterdam, hat sich der Durchfluss von IPv6-Verkehr in den letzten 12 Monaten von etwa 55 Gbit/s im August 2017 auf etwa 85 Gbit/s im Mai 2018 gesteigert\footnote{\url{https://ams-ix.net/technical/statistics/sflow-stats/ipv6-traffic}, abgerufen am 03.06.2018}.
Auch das Netzwerk der Abteilung Informatik an der Hochschule Hannover ist seit \todo{Seit wann?} über IPv6 an das Internet angebunden.
Damit ist die Voraussetzung gegeben, um die Dienste der Abteilung Informatik auch über IPv6 zur Verfügung zu stellen.
Die Abteilung Informatik bietet ihren Mitarbeitern über einen VPN-Dienst Zugang in ihr internes Netzwerk.
Dieser Dienst ist jedoch nur über IPv4 erreichbar und ermöglicht Zugriffe in das Abteilungsnetzwerk ausschließlich über IPv4.
Dieser Dienst ist bisher nur über IPv4 erreichbar und ermöglicht Zugriffe in das Abteilungsnetzwerk ausschließlich über IPv4.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein neuer VPN-Dienst konzipiert werden, der die Idee des bisherigen IPv4-VPN-Dienst um IPv6 erweitert.
Dazu wird als erstes die Netzarchitektur des Abteilungsnetzes erfasst und die Anforderungen an den VPN-Dienst dokumentiert.
Darauf aufbauend wird dann ein Konzept erstellt, welches in weiteren Schritten technisch umgesetzt wird.
\todo{Einleitung ab hier ergänzen: Welche Schritte kommen noch, welche Technologien werden betrachtet?}
\chapter{Netzarchitektur der Abteilung Informatik}
Das Netzwerk der Abteilung Informatik wird durch eine Firewall vom Netzwerk der Hochschule Hannover und dem Internet getrennt.
An der Firewall angeschlossen sind zwei lokale Netzwerke: Die DMZ und das interne Abteilungsnetzwerk, welches durch einen zentralen Switch mit VLANs\footnote{Virtual Local Area Network (IEEE 802.1Q)} in verschiedene Segmente unterteilt wird.
Zusätzlich sind das Netzwerklabor und das IT-Sicherheitslabor über ihre eigenen Router an den Switch angeschlossen.
Eine Skizze der beschriebenen Netzwerktopologie ist in Abbildung~\ref{fig:topology_simple} zu sehen.
An der Firewall angeschlossen sind zwei lokale Netzwerke: Die Demilitarisierte Zone (DMZ) und das interne Abteilungsnetzwerk, welches durch einen zentralen Switch mit VLANs\footnote{Virtual Local Area Network (IEEE 802.1Q)} in verschiedene Segmente unterteilt wird.
Zusätzlich sind die Netzwerke des Netzwerklabors und des IT-Sicherheitslabors über je einen Router an den Switch angeschlossen.
Eine Skizze der Netzwerktopologie mit den für diese Arbeit relevanten Teilen ist in Abbildung~\ref{fig:topology_simple} zu sehen.
\begin{figure}[ht]
% Trim, da diese Grafik als PDF auf DIN A4 vorliegt.
\frame{\includegraphics[trim=75 499 75 75,clip,width=\textwidth]{img/Netzwerktopologie_simpel.pdf}}
@ -184,6 +193,24 @@ Eine Skizze der beschriebenen Netzwerktopologie ist in Abbildung~\ref{fig:topolo
\label{fig:topology_simple}
\end{figure}
In Tabelle~\ref{tab:net_ip_addresses} sind die IPv4- und IPv6-Netzadressen der Netzwerksegmente aufgeführt.
\begin{table}[ht]
\caption{IP-Adressbereiche der relevanten Netzwerksegmente}
\begin{tabular}{ *{3}{|l}| }
\hline
& IPv4 & IPv6 \\
\hline
Internet & --- & --- \\
DMZ & 141.71.38.0/24 & 2001:638:614:1780::/64 \\
Mitarbeiter-Netz & 141.71.30.0/23 & 2001:638:614:1720::/64 \\
Pool-PC-Netz & 192.168.99.0/24 & 2001:638:614:1721::/64 \\
Labor-Netze & 10.3.1.0/24 & 2001:638:614:1742::/64 \\
& 10.0.0.0/24 & 2001:638:614:1741::/64 \\
\hline
\end{tabular}
\label{tab:net_ip_addresses}
\end{table}
\section{Firewallkonzept}
Die im Netzwerk der Abteilung Informatik verwendeten LANs und VLANs werden im Firewallkonzept als verschiedene Sicherheitszonen betrachtet.
@ -198,6 +225,7 @@ Im Rahmen dieser Arbeit ist nur die Unterscheidung zwischen den folgenden Zonen
Tabelle~\ref{tab:firewall_zone_access} veranschaulicht die im Firewallkonzept geregelten Zugriffe zwischen verschiedenen Sicherheitszonen.
\begin{table}[ht]
\caption{Erlaubte Zugriffe zwischen Sicherheitszonen}
\begin{tabular}{ *{6}{|l}| }
\hline
& \multicolumn{5}{c|}{Nach Zone} \\
@ -210,28 +238,9 @@ Pool-PC-Netz & Ja & Ja & Nein & --- & Nein \\
Labor-Netze & Ja & Ja & Nein & Nein & --- \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Erlaubte Zugriffe zwischen Sicherheitszonen}
\label{tab:firewall_zone_access}
\end{table}
In Tabelle~\ref{tab:zones_ip_addresses} sind die IPv4-- und IPv6--Netzadressen der Zonen aufgeführt.
\begin{table}[ht]
\begin{tabular}{ *{3}{|l}| }
\hline
Zone & IPv4 & IPv6 \\
\hline
Internet & --- & --- \\
DMZ & 141.71.38.0/24 & 2001:638:614:1780::/64 \\
Mitarbeiter-Netz & 141.71.30.0/23 & 2001:638:614:1720::/64 \\
Pool-PC-Netz & 192.168.99.0/24 & 2001:638:614:1721::/64 \\
Labor-Netze & 10.3.1.0/24 & 2001:638:614:1742::/64 \\
& 10.0.0.0/24 & 2001:638:614:1741::/64 \\
\hline
\end{tabular}
\caption{IP-Adressbereiche der relevanten Zonen}
\label{tab:zones_ip_addresses}
\end{table}
\chapter{Anforderungsanalyse}
In diesem Abschnitt werden alle Anforderungen betrachtet, die an den zu konzipierenden VPN-Dienst gestellt werden.