Dual Stack

Mit Dual Stack bezeichnet man den Parallelbetrieb von IPv4 und IPv6. Da keine direkte Umstellung von IPv4 auf IPv6 möglich und auch nicht sinnvoll ist, sieht eine "Transition Strategy" vor, dass alle Netzknoten sowohl IPv4 als auch IPv6 beherrschen. Längerfristig würde man dann auf IPv4 verzichten können. Ausgenommen da, wo bereits heute kein IPv4 mehr möglich ist, weil keine öffentliche IPv4-Adressen mehr verfügbar sind. Hier fährt man bereits IPv6-only.

Dual-Stack

Die Migration zu Dual Stack ist vergleichsweise einfach. Viele Betriebssysteme können mit Dual Stack, also IPv4 und IPv6 gleichzeitig, umgehen. Alle bestehenden Dienste sind weiterhin unter ihrer gewohnten IPv4-Adresse erreichbar. Nach und nach kann man bestehende Dienste per IPv6 erreichbar machen.
Der Schritt zu IPv6 und damit Dual Stack, wird nur häufig deshalb nicht vollzogen, weil während des Parallelbetriebs der doppelte Administrationsaufwand anfällt. Beispielsweise müssen statische IP-Konfigurationen und das Routing, Filterregeln und Access Control Lists doppelt geführt werden. Und das bedeutet auch, es gibt die doppelte Anzahl an Fehlerquellen.
Erschwerend kommt hinzu, dass man es in der Regel mit Mitarbeitern, Dienstleistern und Experten zu tun hat, die vor Jahren oder Jahrzehnten IPv4 gelernt und verinnerlicht haben. Die müssen IPv6 völlig neu lernen. Denn IPv4 und IPv6 sind in vielen Dingen vergleichbar, aber nicht identisch.
Das Problem der Adressknappheit bei IPv4 löst man aber nicht dadurch, dass man IPv6 ignoriert. Irgendwann kommt man an den Punkt, an dem neue Dienste per IPv6 erreichbar sein müssen, weil die Kunden nur noch eine eingeschränkte oder gar keine IPv4-Connectivity mehr haben.

Alle Lösungswege im Hinblick auf die aktuellen Probleme mit IPv4/IPv6 sollten in Richtung IPv6-only führen. Egal welche Erfahrungen der eine oder andere gemacht hat oder noch machen wird. An IPv6 führt kein Weg vorbei. Auf dem Weg Richtung IPv6-only wird Dual Stack, also der Parallelbetrieb von IPv4 und IPv6, der Normalfall sein. Auf Jahrzehnte gesehen. Wie genau das Dual Stack aussieht, hängt aber vom Provider ab.

Address Selection

Im klassischen Dual-Stack-Betrieb hat ein Host oder Netzknoten sowohl eine globale IPv6-Adresse als auch eine öffentliche IPv4-Adresse. Ob ein Host für ausgehende Verbindungen IPv4 oder IPv6 verwendet, hängt dann vom Betriebssystem und der Konfiguration ab. Sobald ein Client eine globale IPv6-Adresse hat, sollte er gemäß RFC 6723 (IPv6 Support required) eine Verbindung per IPv6 bevorzugen. Das ist aber nicht grundsätzlich so. Inzwischen macht man es davon abhängig, welche Verbindung schneller ist. Das ist deshalb so, damit der Nutzer und auch die Anwendung immer die beste Verbindung bekommen.
Voraussetzung für IPv6 ist, dass der DNS-Server eine IPv6-Adresse bei der Namensauflösung zurückliefert (AAAA-Record). Ist der Server über IPv6 nicht erreichbar, wird der Client es mit der IPv4-Adresse versuchen. Wenn nur eine IPv4-Adresse per DNS geliefert wird, scheidet IPv6 aus und IPv4 kommt zum Zug.

Dual-Stack-PPPoE mit TR-187 (RFC 4241)

Die Aushandlung der IP-Konfigration per Dual-Stack-PPPoE mit der Spezifikation TR-187 (RFC 4241) erfolgt sowohl für IPv4 als auch für IPv6. Wenn ein Internet-Zugangsrouter beim Teilnehmer kein IPv6 beherrscht, dann fällt dieser Teil einfach weg.

Im Dual-Stack-Modus weist der Access-Server (des Netzbetreibers) dem Internet-Zugangsrouter (beim Kunden) für die WAN-Seite eine IPv4-Adresse und ein IPv6-Subnetz (typischerweise /64) bzw. einen globalen Präfix zu. Beides wird per Router Advertisement (RA) im Rahmen einer Dual-Stack-PPPoE-Sitzung vergeben.
Anschließend lässt sich der Zugangsrouter per Präfix Delegation ein weiteres IPv6-Subnetz zuteilen. Es handelt sich dabei um ein /56-Präfix, mit dem sich 256 IPv6-Subnetze adressieren lassen. Diesen Präfix (/56) reicht der Zugangsrouter per Router Advertisement oder DHCPv6 an die lokalen Hosts weiter, damit die sich per Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) eine globale IPv6-Adresse generieren können. Weitere IPv6-Parameter holt sich der Zugangsrouter per DHCPv6.
Für die Zukunft ist es wichtig, dass ein Internet-Zugangsrouter in einer Dual-Stack-PPPoE-Sitzung die Konfiguration für IPv4 und IPv6 vornehmen kann.

Dual-Stack-Problem

Generell ist es so, dass wenn ein Client sowohl IPv4 als auch IPv6 zur Verfügung hat (Dual-Stack), dann wird der Client parallel mit IPv4 und IPv6 arbeiten. Dabei wird er versuchen herauszufinden über welche IP-Version er eine bessere Verbindung bekommt. Es kann aber auch sein, dass er Verbindungen über IPv6 generell bevorzugt. Auch dann, wenn "keine zuverlässige IPv6-Verbindung zur Gegenstelle" besteht! Das hat dann zur Folge, dass ein Client zu einem Server keine Verbindung aufbauen kann, obwohl beide Seiten eine funktionierende Verbindung haben. Man bezeichnet das dann als Dual-Stack-Problem.
Die Ursachen für das Verbindungsproblem können vielfältig sein. Beispielsweise kann der IP-Stack des Betriebssystems einen Fehler aufweisen, der Internet-Zugangsrouter fehlerhaft konfiguriert sein oder der lokale Router weist den Clients eine IPv6-Adresse zu, obwohl er selber IPv6 gar nicht routen kann (unvollständige IPv6-Implementierung). Auch eine Fehlkonfiguration oder Störung beim Internet-Service-Provider kann die Ursache sein. In so einem Fall versucht der Client eine IPv6-Verbindung aufzubauen und läuft in einen Timeout.
In dieser Situation kann der betroffene Anwender nicht erkennen, dass das Problem im eigenen Netz oder bei seinem Provider liegt, sondern unterstellt der betreffenden Webseite Nichterreichbarkeit. Betreiber von über IPv6 erreichbare Webseiten bekommen von diesen erfolglosen Zugriffsversuchen der Besucher nichts mit. Die können auch gar nichts dafür.
Wären beispielsweise Google oder Facebook wegen der beispielhaft beschriebenen Ursachen scheinbar offline, würden betroffene Nutzer früher oder später auf andere Plattformen wechseln.

Hinweis: Vom Dual-Stack-Problem sind nur ganz wenige Internet-Nutzer betroffen. Doch wenn, dann ohne es zu wissen. Und auch die Server-Betreiber bekommen davon nichts mit.

Was ist Dual-Stack Lite (DS-Lite / DSlite)?

Oft wird im Zusammenhang mit Dual Stack zwischen Dual Stack und Dual Stack Lite (DS-Lite) unterschieden. Das macht allerdings wenig Sinn. "Dual Stack" ist die Bezeichnung für den IPv4/IPv6-Parallelbetrieb und "Dual Stack Lite" ist eine Tunnel-Technik. Das eine Tunneltechnik als Dual Stack Lite bezeichnet wird, ist eigentlich irreführend.

  • Was ist Dual Stack? Bei Dual Stack wird jeder Netzknoten mit öffentlicher oder privater IPv4-Adresse zusammen mit einem globalen IPv6-Präfix, also IPv4 und IPv6 parallel betrieben.
  • Was ist Dual Stack Lite? Dual Stack Lite ist eine Betriebsart für einen Breitband-Anschluss mit globalem IPv6-Präfix und Carrier-Grade-NAT-IPv4-Adresse, wobei der IPv4-Datenverkehr in IPv6-Paketen getunnelt wird.

DS-Lite wird oft als ein "IPv6 und mit privaten IPv4-Adressen" definiert. Also ein abgespeckter Dual Stack. Das ist so nicht richtig, weil Dual Stack Lite ein definierter Standard für eine Tunnel-Technik (IPv4 in IPv6) ist. DS-Lite wird an Internet-Anschlüssen verwendet und auch nur dann, wenn eine globale IPv6-Adresse vorhanden ist und IPv4-Pakete in IPv6 getunnelt werden.
Ein Internet-Zugang ist auch dann Dual Stack, wenn eine private IPv4-Adresse verwendet wird. Das als Dual Stack Lite zu bezeichnen ist ein Irrtum. Dual Stack Lite wäre es nur dann, wenn der IPv4-Datenverkehr über IPv6 getunnelt werden würde.

Tunneling

Leider bieten einige Internet-Provider ihren Kunden kein IPv6 an. In so einem Fall muss man auf IPv6 verzichten oder sich um eine Tunneling-Lösung bemühen. Ein Tunnel (IPv6 in IPv4) ist allerdings keine dauerhafte, sondern nur eine Notlösung. Abhängig von der Tunnel-Technik gibt es verschiedene Probleme, weshalb Tunneling nur kurz- oder höchstens mittelfristig in Frage kommt.

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