IPv6-Adresse

Was ist eine IPv6-Adresse?

Eine IPv6-Adresse ist ein alphanumerischer 128-Bit-Wert, der ein Endgerät in einem Netzwerk der Internetprotokollversion 6 (IPv6) identifiziert. IPv6 ist der Nachfolger der früheren Adressierungsinfrastruktur IPv4, deren Beschränkungen IPv6 überwinden sollte. Vor allem hat IPv6 den Adressraum im Vergleich zu IPv4 drastisch erweitert.

Das Internet Protocol (IP) ist ein Verfahren, bei dem Daten über das Internet an verschiedene Computer gesendet werden. Jede Netzwerkschnittstelle beziehungsweise jeder Computer im Internet hat mindestens eine IP-Adresse, die zur eindeutigen Identifizierung dieses Computers verwendet wird. Jedem Gerät, das sich mit dem Internet verbindet, wird daher eine IP-Adresse zugewiesen. Aus diesem Grund gab es Bedenken bezüglich der Anzahl der IP-Adressen bei IPv4, und die Internet Engineering Task Force (IETF) definierte den neuen IPv6-Standard.

Aktuelle Betriebssysteme wie Windows, macOS und Linux-Distributionen wie Ubuntu unterstützen IPv6. Gegenwärtig ist die Verwendung von Adresstypen gemischt, die Geräte verwenden entweder IPv6 oder IPv4. Domänennamensysteme (DNS) unterstützen IPv6 seit 2008.

Schon lange gab es Bedenken, dass dem IPv4-Adressierungsschema die potenziellen Adressen ausgehen. Das IPv6-Format wurde daher geschaffen, um Billionen neuer IP-Adressen zu ermöglichen und eine immer größere Anzahl von Computergeräten sowie die infolge Internet der Dinge (IoT) rasch wachsende Zahl von Geräten mit eingebetteter Konnektivität zu verbinden. Die Zahl der möglichen IPv6-Adressen beträgt über 340 Quadrillionen (oder 340 Billionen Billionen Billionen). Laut Dick Guertin, einem Dozenten des Computerhistorischen Museums, erlaubt diese Zahl eine IPv6-Adresse für jedes Atom auf der Oberfläche des Planeten, wobei genug für mehr als 100 weitere ähnliche Planeten übrig bliebe.

Format einer IPv6-Adresse

Eine IPv6-Adresse ist 128 Bits lang und in acht Gruppen von jeweils 16 Bits unterteilt. Jede Gruppe besteht aus vier hexadezimalen Ziffern und wird durch Doppelpunkte getrennt. Es werden Die zahlen 0 bis 9 und die Buchstaben A bis F verwendet.

Ein Beispiel für eine vollständige IPv6-Adresse:

FE80:CD00:0000:0CDE:1257:0000:211E:029C

Darüber hinaus lässt sich unsere Beispieladresse verkürzt darstellen, da das Adressierungsschema das Weglassen jeder führenden Null erlaubt. Die verkürzte Version würde wie folgt aussehen:

FE80:CD00:0:CDE:1257:0:211E:29C

Damit nicht genug ist auch das Entfernen aller nur aus Nullen bestehenden Sequenzen erlaubt:

FE80:CD00::CDE:1257::211E:29C

Eine IPv6-Adresse ist in zwei Teile aufgeteilt: eine Netzwerk- (Routing-Präfix und Subnetz-ID) und eine Knotenkomponente (Schnittstellen-ID). Die Netzwerkkomponente umfasst die ersten 64 Bit der Adresse und wird für das Routing verwendet. Die Knotenkomponente entspricht den letzten 64 Bit und dient zur Identifizierung der Schnittstellenadresse. Sie wird von der physischen oder MAC-Adresse abgeleitet, wobei das vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) definierte 64-Bit Extended Unique Identifier Format (EUI-64) zum Einsatz kommt.

Der Netzwerkknoten kann noch weiter in einen Block von 48 Bit und einen Block von 16 Bit aufgeteilt werden. Der obere 48-Bit-Abschnitt ist für globale Netzwerkadressen vorgesehen. Der untere 16-Bit-Abschnitt wird von Netzwerkadministratoren kontrolliert und für Subnetze in einem internen Netzwerk verwendet.

Das spezifische Layout einer IPv6-Adresse kann je nach Format etwas variieren. Drei grundlegende Teile, aus denen sich die Adresse zusammensetzt, sind das Routing-Präfix, die Subnetz-ID und die Schnittstellen- oder Interface-ID.

Sowohl das Routing-Präfix als auch die Subnetz-ID stellen zwei Hauptebenen dar, aus denen die Adresse aufgebaut ist: entweder global oder standortspezifisch. Das Routing-Präfix ist die Anzahl der Bits, die unterteilt werden können, typischerweise von Internet-Registrierungsstellen und Internet Service Providern (ISP) festgelegt. Betrachtet man eine IPv6-Adresse, so wird die ganz links stehende Zahlengruppe (die ersten 48 Bit) als Site-Präfix bezeichnet. Die Subnetz-ID sind die nächsten 16 Bits. Die Subnetz-ID legt die Site-Topologie fest. Die letzten 64 Bits werden als Schnittstellen-ID bezeichnet, die automatisch oder manuell konfiguriert werden kann.

Typen von IPv6-Adressen

Es gibt verschiedene Arten und Formate von IPv6-Adressen. Bemerkenswert ist, dass es im IPv6 keine Broadcast-Adressen gibt. Einige Beispiele für IPv6-Formate sind:

• Global Unicast: Diese Adressen sind im Internet routingfähig und beginnen mit 2001: als Präfixgruppe. Global-Unicast-Adressen sind das Äquivalent zu öffentlichen IPv4-Adressen.
• Unicast-Adresse: Wird verwendet, um die Schnittstelle eines einzelnen Knotens zu identifizieren.
• Anycast-Adresse: Wird genutzt, um eine Gruppe von Schnittstellen auf verschiedenen Knoten zu identifizieren.
• Multicast-Adresse: Eine zur Definition von Multicasts verwendete Adresse. Multicasts werden genutzt, um ein einzelnes Paket gleichzeitig an mehrere Ziele zu senden.
• Link-Local-Adressen: Einer der beiden internen Adresstypen, die im Internet nicht geroutet werden. Link-Local-Adressen werden innerhalb eines internen Netzwerks verwendet, sind selbst zugewiesen und beginnen mit FE80: als Präfixgruppe.
• Unique-Local-Adressen: Dies ist der andere Typ von internen Adressen, die nicht im Internet geroutet werden. Unique-Local-Adressen entsprechen den IPv4-Adressen 10.0.0.0.0/8, 172.16.0.0.0/12 und 192.168.0.0/16.

Vorteile von IPv6-Adressen

IPv6-Adressen können eine Vielzahl von Vorteilen bringen, darunter:

• Effizienteres Routing durch kleinere Routing-Tabellen und Aggregation von Präfixen.
• Vereinfachte Paketverarbeitung durch effizientere Paketköpfe.
• Unterstützung von Multicast-Paketflüssen.
• Hosts können ihre eigenen IP-Adressen generieren.
• Eliminiert die Notwendigkeit von Network Address Translation (NAT).
• Einfachere Implementierung von Diensten wie P2P-Netzwerke (Peer-to-Peer), VoIP (Voice-over-IP) und höhere Sicherheit.

IPv6 verwendet nach wie vor die gleichen beiden Familien von Routing-Protokollen: Interior Gateway Protocol (IGP) und Exterior Gateway Protocol (EGP).

IPv6 vs. IPv4: Was sind die Unterschiede?

Der größte und bemerkenswerteste Unterschied zwischen IPv4 und IPv6 ist die Zunahme der Adressen. Da es sich bei IPv4 um eine 32-Bit-IP-Adresse und bei IPv6 um eine 128-Bit-IP-Adresse handelt, nimmt die Zahl der verfügbaren IP-Adressen drastisch zu.

Ein Nachteil bei der Verwendung einer IPv6-Adresse ist jedoch, dass IPv4 immer noch weit verbreitet ist. Die Kommunikation zwischen IPv4- und IPv6-Rechnern ist aber nicht direkt möglich, das heißt, IPv4-Adressen können keine IPv6-Seite sehen und umgekehrt. Um dies zu umgehen, ist Gateway-Ausrüstung erforderlich. Die Dual-Stack-IP-Implementierung ist eine solche Methode. Bei diesem Verfahren kann ein Domain Name System eine IPv4- oder IPv6-IP-Adresse zurückgeben.

Die Umstellung von IPv4 auf IPv6 erfordert auch viel technisches Fachwissen, Aufwand und Zeit.

Weitere Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6 sind:

• IPv6 basiert auf einer alphanumerischen Adressierungsmethode, während IPv4 nur numerisch ist.
• IPv6-Binärbits werden durch einen Doppelpunkt getrennt, während dies bei IPv4-Binärbits durch einen Punkt erfolgt.
• IP-Sicherheit ist bei IPv6 zwingend erforderlich, während sie bei IPv4 optional ist.
• IPv6 verwendet ein IP-Sicherheitsprotokoll (IPSec), während IPv4 auf Anwendungen angewiesen ist.
• Netzwerke können mit IPv6 automatisch konfiguriert werden, während das bei IPv4-Netzwerke entweder manuell oder über das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) geschieht.
• IPv6 hat acht Header-Felder mit einer Länge von 40 Zeichen; IPv4 hat 20 Header-Felder mit einer Länge von acht Zeichen.
• IPv6 hat keine Prüfsummenfelder.
• Zur Abbildung von MAC-Adressen verwendet IPv6 das Neighbor Discovery Protocol (NDP), während IPv4 das Address Resolution Protocol (ARP) nutzt.