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IPv6


Dieser Artikel von Wikipedia ist u.U. veraltet. Die neue Version gibt es hier.

IPv6 im TCP/IP-Protokollstapel
Anwendung FTP SMTP HTTP DNS ...
Transport TCP UDP
Netz IPv6
Netzzugriff Ethernet Token
Bus
Token
Ring
FDDI ...

IPv6 das Internet Protocol Version 6 ist der Nachfolger des gegenwärtig im noch fast ausschließlich verwendeten Internet Protocol v4 .

Inhaltsverzeichnis

Warum ein neues Internet-Protokoll?

Das alte IPv4 bietet einen Adressraum von etwas über Milliarden IP-Adressen mit denen Computer (oder andere Geräte) werden können. In den Anfangstagen des Internet es nur wenige Rechner gab die eine brauchten galt dies als mehr als ausreichend. jemand konnte sich vorstellen dass überhaupt jemals viele Rechner zu einem einzigen Netzwerk zusammengeschlossen dass es im vorgegebenen Adressraum eng werden

Viele der theoretisch 4 Milliarden IP-Adressen in der Praxis nicht nutzbar da sie dienen (z.B. Multicast ) oder zu großen Subnetzen gehören: Den ersten großen Teilnehmern am wurden riesige Adressbereiche (sog. Class-A-Netze) mit je 7 Millionen Adressen zugeteilt die diese Organisationen heute behalten haben ohne sie jemals voll zu können. Die Amerikaner (und teilweise die teilten die relativ wenigen großen Adressbereiche unter auf während die Internet-Späteinsteiger wie Südamerika aber allem Asien zunächst außen vor blieben.

Als Resultat herrscht besonders im zukünftigen Asien heute eine latente Adressenknappheit der man Notbehelfen wie NAT (Network Address Translation) oder dynamischer Vergabe Adressen begegnen muss.

Auf Grund des Wachstums und der des Internet konnte dies kein Dauerzustand bleiben; ist abzusehen dass in den nächsten Jahren neue technische Innovationen (z.B. Handys mit Internet-Anschluss bald wohl auch Fernseher Kühlschränke und Autos) der Bedarf an Adressen im Rest der Welt ansteigen wird.

Hauptsächlich wegen der Adressknappheit aber auch einige der Probleme zu lösen die sich Zuge der großräumigen Verwendung von IPv4 gezeigt begann man 1995 mit den Arbeiten am neuen IPv6 ersten RFCs waren 1883ff.). Folgende Liste soll einen Überblick über die wesentlichen neuen Features von geben einige Punkte werden weiter unten näher

  • Vergrößerung des Adressraums von 2 32 bei IPv4 auf 2 128 bei IPv6
  • Autokonfiguration (ähnlich DHCP ) Mobile IP und automatisches Renumbering
  • Services wie IPSec QoS und Multicast serienmäßig
  • Vereinfachung und Verbesserung der Header (wichtig Router)

Adressaufbau von IPv6

Eine IPv6-Adresse ist 128 bit lang 32 bit). Damit gibt es etwa 3 x 10 38 IPv6-Adressen - für jeden Quadratmeter Erdoberfläche 6 5 x 10 23 Adressen bereitgestellt werden.

IPv6-Adressen werden nicht mehr dezimal (z.B. sondern hexadezimal mit Doppelpunkten geschrieben: 243f:6a88:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 . Wenn eine 16-bit-Gruppe den Wert 0000 kann sie durch einen Doppelpunkt ersetzt werden. dann mehr als 2 Doppelpunkte aufeinander folgen können diese auf 2 Doppelpunkte reduziert werden es in der resultierenden Adresse nur einmal aufeinander folgende Doppelpunkte gibt. 0588:2353::1428:57ab ist also das selbe wie 0588:2353:0000:0000:0000:0000:1428:57ab aber 3906::25de::cade wäre nicht erlaubt da zweimal zwei in der Zeichenkette vorkommen - ein Computer nicht wo mit wie vielen Nullen aufzufüllen

Die ersten 64 Bit der IPv6-Adresse standardmäßig der Netzadressierung die letzten 64 Bit zur Host-Adressierung verwendet werden - hiermit implementiert elegant das Konzept der Netzmasken von IPv4. möchte kann jedoch auch andere Netzmasken verwenden.

Die korrekte Form einer IPv6-Adresse in URL ist http://[243f:6a88:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]/ .

Arten von IPv6-Adressen

Es gibt verschiedene IPv6-Adressen mit Sonderaufgaben unterschiedlichen Eigenschaften. Diese werden durch die ersten der Adresse (das "Präfix") signalisiert:

  • Das Präfix 00 steht für IPv4 und IPv4-über-IPv6-Kompatibilitätsadressen. Ein Router kann diese Pakete zwischen IPv4 und konvertieren und so die neue mit der Welt verbinden. Zwei weitere Adressen tragen ebenfalls Präfix; ::0 ist die undefinierte Adresse ähnlich der in IPv4 und ::1 ist die Adresse des Loopback Devices
  • Die Präfixe 2 oder 3 stehen Globale Unicast-Adressen also eine routbare und weltweit Adresse.
    • Eine Abart davon sind die 6Bone -Testadressen 3ffe die einem Rechner gehören der Teil IPv6-Testnetzwerkes 6Bone ist.
    • 2001 -Adressen werden an Provider vergeben die diese wieder an ihre Kunden verteilen
    • 2002 -Präfixe deuten auf Adressen des Tunnelmechanismus 6to4
  • fe80 bis febf sind so genannte Link-local-Adressen die nicht werden dürfen und daher nur im gleichen erreichbar sind. Interessant werden sie bei der
  • Adressen mit Präfixen fec0 bis feff sind die Nachfolger der privaten IP-Adressen 192.168.x.x). Sie dürfen nur innerhalb der gleichen geroutet werden. Man nennt sie daher Site-local Adressen sind inzwischen "deprecated" und werden aus Standards möglicherweise verschwinden).
  • Das Präfix ff steht für Multicast-Adressen. Dem Präfix folgt Angabe über den Gültigkeitsbereich des Pakets:
    • ffx1 : Node-lokal diese Pakete verlassen den Knoten
    • ffx2 : Link-lokal werden von Routern grundsätzlich nie und können deshalb das Subnetz nicht verlassen.
    • ffx5 : Site-lokal dürfen zwar geroutet werden jedoch von Border-Routern.
    • ffx8 : Organisations-lokal die Pakete dürfen auch von weitergeleitet werden bleiben jedoch "in der Firma" müssen seitens des Routing-Protokolls entsprechende Vorkehrungen getroffen
    • ffxe : Globaler Multicast der nach überall hin werden darf.

Autokonfiguration

Ein IPv6-fähiges Interface kann aus seiner Layer 2 - MAC-Adresse eine sog. Link-lokale Adresse errechnen mit es sich auf die Suche nach den in seinem Netzwerksegment machen kann. Der Router dem Gerät dann eine "Unicast"-Adresse aus seinem zuweisen mit der das Gerät aufs Internet kann. Der ganze Vorgang läuft ohne Benutzerintervention ab und ist eine Verbesserung des IPv4- DHCP (er kommt ohne Server aus). Ein Gerät ist so "out-of-the-box" startklar was besonders unerfahrene Endnutzer oder stressgeplagte Admins ein großer ist.

Renumbering

Sobald man bei IPv4 erstmal genug zu einem Subnetz zusammengeschlossen hat bekommt man wenn sich an den Adressparametern dieses Netzes ändert (z.B. ein Providerwechsel). Jeder Rechner darf nämlich per Hand umkonfiguriert werden - wenn Netz groß genug ist kann sich dies praktisch undurchführbar darstellen. In diesem Fall hat bei IPv4 häufig den Adressraum fragmentiert d.h. Teil der IP-Adressen eines Subnetzes wurde anders als der Rest. Für die Router brachte eine vergrößerte Routing-Tabelle da sie sich die merken und beachten müssen und damit Performance-Verlust. IPv6 gibt es diese Probleme nicht da ja den Autokonfigurationsmechanismus hat. Der neue Adressbereich nur einmal neu am Router eingestellt werden schon haben alle Clients ihre neuen Adressen.

Mobile IP

Bei Mobile IP geht es darum der gleichen IP-Adresse überall erreichbar zu sein im heimischen Netzwerk und auf einer Konferenz. müssten dazu Routing-Tabellen geändert werden (noch dazu jede mobile IP-Adresse einzeln!). IPv6 regelt dies Zuhilfenahme eines Agenten-Rechners am Hauptstandort des Mobilgeräts ICMPv6-Redirects. Eingehende Verbindungen werden durch den Agenten den momentanen Standort des Mobilgeräts umgeleitet.

Effizienzsteigerungen und neues Header-Format

Im Gegensatz zu IPv4 hat der bei v6 eine feste Länge. Außerdem gibt keine Paketfragmentierung mehr und es werden keine über das IP-Paket berechnet man nutzt nur die Fehlerkorrektur in den Layern 2 und Die meisten Felder im Header sind auf ausgerichtet so dass der Speicherzugriff im Router unnötig ausgebremst wird. Die Flags liegen jetzt Zwischenheadern zwischen dem IP-Header und dem Layer-4-Header TCP / UDP ). Dadurch können sich Hochleistungsrouter auf ihre Kernaufgaben konzentrieren und müssen nicht mehr die anderer Schichten ausbügeln.

Der frühere Broadcast wird nun konsequent Multicast implementiert: ARP wurde beispielsweise durch das Verfahren "Neighbor Solicitation" ersetzt: Jeder Host muss bei einer aus seiner IP gebildeten Multicastgruppe an die der anfragende Host seine Neighbor-Solicitation-Anfrage und so die MAC-Adresse des anderen Hosts kann. Als Nebeneffekt werden diese Anfragen nicht im ganzen LAN verteilt sondern gehen in Umgebungen idealerweise nur noch über den direkten zum eigentlichen Ziel.

Pferdefüße

Gerade zu Anfang litt IPv6 unter Kinderkrankheiten die dem neuen Protokoll den Ruf "Totgeburt" einbrachten. Die Standards wurden häufig geändert einigen Unmut erzeugte da man die gerade gewordenen Implementationen schon wieder wegwerfen konnte. Der Einschnitt bestand in der Einführung der IEEE -Norm EUI-64 für die Link-local-Adressen. Vorher übernahm die MAC-Adresse des Adapters einfach in die nun wurde die MAC-Adresse gemäß EUI-64 in Form in die IPv6-Adresse übernommen. Das änderte nichts an dem Problem dass aus der MAC-Adresse auch immer die gleiche IPv6-Adresse resultiert. IP-Vergabe wie bei IPv4 sollte es ja IPv6 nicht mehr geben. Datenschützer waren besorgt auf diese Weise der Datenverkehr einer IP Routern mitgeschnitten werden könnte und z.B. für oder staatliche Interventionen aller Art verwendet werden Die IETF definierte deshalb nachträglich die Privacy Extensions RFC 3041: Die MAC-Adresse wird dabei zunächst einer pseudo-zufälligen Zahl verwürfelt und aus dem dann die Link-lokale Adresse des Gerätes ermittelt.

In der Praxis ergab sich mit Link-local-Adressen das Problem dass es nicht mehr die IP-Adresse im Destination-Feld einzutragen sondern auch Scope-ID angegeben werden muss da die Link-local-Adressen zum Link sind und alleine noch keinen definieren.

Deshalb sind die Link-local-Adressen nur beschränkt Kommunikation tauglich (abhängig davon ob die IPv6-Unterstützung verwendeten Anwendung das Konzept der Scope-ID kennt).

Die Praxis: Das IPv6-Deployment

IPv6 setzt sich im praktischen Einsatz langsam durch. Mit der Betriebssystemunterstützung sieht es Moment folgendermaßen aus:

  • Windows Server 2003 : Enthält auch einen "Production Quality" Stack unterstützt IPv6 DNS (AAAA) Einträge und IPv6
  • Windows XP : Auf expliziten Wunsch ( ipv6 install ) kann man bei Windows XP einen IPv6-Stack installieren. Ab ServicePack 1 hat dieser "Production Quality" muss aber immer noch explizit werden.
  • Windows 2000 : Microsoft bietet einen experimentellen Stack als an.
  • Windows 9x/ME : Lediglich eine kommerziell verfügbare Unterstützung der Trumpet (Winsock).
  • xBSD : Die derzeit noch beste und vollständigste für IPv6 - vor allem ein Verdienst japanischen KAME-Projektes.
  • Linux : Der Kernel 2.4 bietet eine als markierte Unterstützung für IPv6 der jedoch noch Features wie IPSec und Privacy Extensions (RFC fehlen. Der neue Kernel 2.6.x bietet eine IPv6-Unterstützung auf ähnlichem Niveau wie die BSD-Derivate.
  • Mac OS X : Enthält seit Version 10.2 Unterstützung für auf der Basis von KAME. Erst seit 10.3 lässt sich IPv6 auch über das GUI konfigurieren.
  • Cisco : Cisco ist der Marktführer bei Internetroutern. Deployment von IPv6 gehörte Cisco aber eher den Schlusslichtern. Es gibt zwar mittlerweile IPv6-fähige IOS -Versionen diese werden aber nicht standardmässig installiert sie noch als experimentell eingestuft werden.

Viele Anwendungen (vor allem aus dem der Freien Software) sind inzwischen ebenfalls IPv6-fähig. heimatlichen LAN kann man so schon relativ IPv6 benutzen. Jenseits des eigenen Border- Routers sieht es derzeit noch düster aus: gibt keine Provider die native IPv6-Anbindung verkaufen dass man im Moment auf bisweilen unbefriedigende mit Tunneling zurückgreifen muss.

Zumindest in Europa und Amerika besteht auch keine Notwendigkeit zur Migration zu IPv6 noch genügend freie IPv4-Adressen vorhanden sind (in über 50%). In Asien geht der Trend dahin bei Neubauten (z.B. dem NTT-Backbone) IPv6 zu benutzen. Von seiten der Endbenutzer wird auch deshalb nicht gefordert weil außer dem Adressbereich die wesentlichen neuen Features von IPv6 mehr oder weniger erfolgreich nach IPv4 rückportiert (z.B. IPSec QoS Multicast. Das Renumbering und Autokonfiguration kann man durch DHCP angenähert erreichen) es gibt keine "Killer-Applikation" die nur mit funktionieren würde.

In Deutschland federführend bei den Versuchen IPv6 ist das JOIN-Projekt der Uni Münster. Moment ist seitens des JOIN und des ein erstes IPv6-Backbone in Deutschland im Aufbau. Planungen für das "6Win" sehen einen ringförmigen durch Deutschland mit Querverbindung zwischen Essen und vor. Parallel dazu baut die Deutsche Telekom einen eigenen IPv6-Backbone zwischen den Standorten Münster und Berlin auf und bietet ihren im Rahmen eines Showcase-Projektes Anschluss daran an. Netz soll in Münster und Berlin mit 6Win verbunden werden. Ebenfalls in Münster liegt deutsche zentrale Zugang zum experimentellen IPv6-Netzwerk 6Bone .

Weiterführende Informationen

Was ist mit IPv5?

Wenn es IPv4 und IPv6 gibt was ist dann IPv5? gehört mit zu den häufigsten Fragen sich IPv6-Neueinsteiger stellen. Ein Protokoll mit dem IPv5 gibt es nicht allerdings hat die IANA die IP-Versionsnummer 5 für das Internet Protocol Version 2 (ST2 definiert in RFC reserviert das gegenüber IPv4 verbesserte Echtzeitfähigkeiten haben dessen Entwicklung dann aber zu Gunsten von und RSVP eingestellt wurde.

Siehe auch

Anycast

Weblinks

  



Bücher zum Thema IPv6

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