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IP Version 6 (IPv6), das Internet-Protokoll der Zukunft

Weil dem Internet die Adressen ausgehen oder zumindest eine grosse Knappheit an Internetadressen entstehen dürfte, wird in Zukunft der Einsatz eines anderen Standards nötig. 

Dafür steht die Abkürzung IP

Das Kürzel «IP» steht für Internet Protocol (engl. für Internet-Protokoll). Das IP sorgt dafür, dass der Transport und die Vermittlung von Datenpaketen über das Internet überhaupt funktioniert. Genauer ist es ein Protokoll der Vermittlungsschicht (Schicht 3 im OSI-Modell) der Internetprotokollfamilie. Auf Details wollen wir hier nicht eingehen, nur so viel: Die Internet-Protokollfamilie besteht aus ca. 500 Netzwerkprotokollen. Von dem hier besprochenen Protokoll gibt es heute zwei Varianten, nämlich die IP-Version 4 (IPv4) und die IP-Version 6 (IPv6). IPv4 gibt es bereits seit dem Jahr 1981. IPv6 wurde 1998 standardisiert. Aus Gründen, die uns hier nicht interessieren, wurde die Version 5 übersprungen.

IP-Adressen

Jedes Gerät (Knoten) am Internet benötigt – ähnlich wie beim Telefon die Telefonnummer – eine Adresse, die IP-Adresse. So hat jedes IP-Paket eine Empfänger- und eine Absenderadresse. Das Internet sorgt dann für den Laien quasi von Zauberhand dafür, dass das Paket beim Empfänger auch ankommt. Ein Vergleich aus der analogen Welt: Ein Briefumschlag entspricht dem IP-Paket, die Adressen auf dem Briefumschlag den IP-Adressen, und der Post-Dienstleister wäre in diesem Beispiel das Internet selbst.

IPV6 gegenüber IPV4

Betrachtet man die beiden Adressformate, sieht man auf den ersten Blick augenscheinliche Unterschiede:

IPv4 benutzt 32-Bit-Adressen, die üblicherweise als eine Gruppe von vier dezimalen Nummern dargestellt wird. Der Nachfolger geht viel weiter und verwendet grosszügige 128-Bit-Adressen, die hexadezimal aufgebaut sind. Mit 128 Bit lassen sich deutlich mehr Adressen generieren als mit nur 32 Bit:

  • Adressraum von IPv4: 32 Bit = 232 Adressen ≈ 4,3 Milliarden Adressen 
  • Adressraum von IPv6: 128 Bit = 2128 Adressen ≈ 340 Sextillionen Adressen

Zu den Anfangszeiten des Internets dachte man, dass die beim IPv4 etwa 4 Milliarden möglichen Adressen ausreichen würden. Heute bei einer Weltbevölkerung gegen 8 Milliarden und dem Siegeszug des Internets mit immer noch viel mehr Endgeräten, wissen wir, dass Version 4 des IP niemals ausreichen wird. Zwar hat man schon früh Methoden eingeführt, um Adressen zu sparen. So bringt zum Beispiel NAT (Network Address Translation) sehr grosse Einsparungen. Langfristig braucht es aber einfach komplexere, längere Adressen. Mit dem Adressbereich von IPv6 lassen sich theoretisch jedem Quadratmillimeter der Erde Millionen von Adressen zuteilen.

Aufbau einer IPv6-Adresse

Die 128 Bit einer IPv6-Adresse sind in acht Blöcke zu je 16 Bit aufgeteilt. In hexadezimaler Schreibweise lässt sich ein 16-Bit-Block mit vier Ziffern bzw. Buchstaben notieren. Als Trennelement dient der Doppelpunkt.

Um die IPv6-Adresse handlicher zu gestalten, hat sich eine Kurzschreibweise etabliert, bei der Nullen innerhalb eines Blocks weggelassen werden können. Besteht ein Block ausschliesslich aus Nullen, muss die letzte Null erhalten bleiben:

Einmal pro IPv6-Adresse darf man aufeinanderfolgende Null-Blöcke streichen.

Die aufeinanderfolgenden Doppelpunkte (im Beispiel unten nach dem zweiten Block) zeigen die Auslassung an.

Möchte man eine IPv6-Adresse direkt in einen Browser eingeben, verwendet man die URL-Notation. Die Adresse in eckigen Klammern eingeschlossen: http:/[2001:0db8:86a1:03d4::0680:123].

Netze und Präfixe

Praktisch stehen allerdings weitaus weniger Adressen zur Verfügung, als das 128-Bit-Format vermuten lässt. Grund dafür ist, dass eine IP-Adresse aus zwei Teilen besteht, dem Network Prefix (Präfix oder Netz-ID) und dem Interface Identifier (Suffix). Der Network Prefix kennzeichnet das Netz, Subnetz bzw. den Adressbereich. Der Interface Identifier kennzeichnet einen Host in diesem Netz. Er wird aus der 48-Bit-MAC-Adresse des Interfaces gebildet und dabei in eine 64-Bit-Adresse umgewandelt. Auf diese Weise ist das Interface unabhängig vom Network Prefix eindeutig identifizierbar.

Die von IPv4 bekannte Netzmaske bzw. Subnetzmaske fällt bei IPv6 ersatzlos weg. Um trotzdem eine Segmentierung und Aufteilung von Adressbereichen bzw. Subnetzen vornehmen zu können, wird die Präfixlänge definiert und mit einem „/“ (Slash) an die eigentliche IPv6-Adresse angehängt. Der hierarchische Aufbau des Präfixes vereinfacht das Routing mit IPv6. Standardmässig ist „/64“ die Präfixlänge. Wer eigene Netze betreiben möchte, der bekommt von seinem Provider ein kürzeres Präfix, meist /56 oder /48 und erhält damit mehr Adressraum.

Das bedeutet, dass jedes noch so kleine Netzwerk mindestens ein Subnetz von 64 Bit zugewiesen bekommt. In diesem Subnetz können jeweils gigantische 2 hoch 64, also über 18 Trillionen Einzeladressen vergeben werden. Das bedeutet, dass die Anwender sich den Einsatz von privaten IP-Adressen und Verfahren wie NAT sparen können. Der riesige Adressbereich von IPv6 macht es möglich.

IPv4 und IPv6 gleichzeitig möglich

Alle modernen Betriebssysteme und Netzwerkgeräte können mit IPv6 und IPv4 gleichzeitig umgehen. Das nennt man Dual Stack. Dies ermöglicht eine Koexistenz der beiden Protokolle. Tatsächlich teilen die meisten Internet Service Provider, inklusive iWay, ihren Kunden IPv4 und IPv6 Adressen zu. Der Normalkunde bemerkt also gar nicht, dass er bereits IPv6 verwendet.

Möchte man überprüfen, ob man bereits IPv6 verwendet, stellt Google einen einfachen IPv6 Test zur Verfügung, der zeigt, ob man IPv6 verwendet und ob es damit Probleme geben könnte.

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