IPv6/Adressierung

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topic - Kurzbeschreibung

IPv6 Adressen

Eigenschaften von IPv6-Adressen

$ ip -6 a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 state UNKNOWN qlen 1000
inet6 ::1/128 scope host noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
2: enp5s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 state UP qlen 1000
inet6 2001:470:6d:b25:8ad:9fd5:a987:ae27/64 scope global dynamic noprefixroute
valid_lft 86281sec preferred_lft 14281sec
inet6 fe80::2aa1:d9b5:c8a6:bcbb/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
Eigenschaft Beschreibung
Länge 128 Bit
  • Präfix: Ersten 64 Bit
  • Suffix: Letzten 64 Bit (Interface-Identifier)

128 Bit sind in dezimaler Darstellung schlecht lesbar

  • Bevorzugt wird eine hexadezimale Darstellung
IPv6-Adressen sind wie in IPv4 Netzwerk-Interfaces zugewiesen Ein Interface hat in der Regel mehrere IPv6-Adressen
Scope IPv6-Adressen haben beschränkten Gültigkeitsbereich
  • Link-Local scope IP-Pakete werden nicht über Grenzen des Link geroutet
  • Site-Local scope IP-Pakete werden nicht über Grenzen der Einrichtung geroutet
  • Global scope IP-Pakete werden weltweit geroutet
lifetime IPv6-Adressen haben begrenzte Lebensdauer
  • valid lifetime
  • preferred lifetime
Unicast, Multicast und Anycast Spezifikation verschiedener Unicast, Multicast und Anycast Adressen
  • in IPv6 existiert keine Broadcast Adresse — wird durch Multicast nachgebildet
Mehreren IP-Adressen Netzwerkschnittstellen können unter mehreren IP-Adressen erreichbar sein
  • link-lokalen Adresse
  • global eindeutigen Adressen
Interface-Identifier Ein Interface-Identifier kann damit Teil mehrerer IPv6-Adressen sein
  • welche mit verschiedenen Präfixen auf dieselbe Netzwerkkarte gebunden sind
  • Insbesondere gilt dies auch für Präfixe möglicherweise verschiedener Provider
    • vereinfacht Multihoming

Zu unterstützende Adressen

IPv6 Adressen, die IPv6 Geräte mindestens unterstützen müssen
Device Adressen
Host
  • Unicast Adresse
  • Multicast Adressen (aus Unicast errechnete, Gruppenadressen)
  • Loopback Adresse
  • Link lokale (errechnete) Adresse
Router
  • alle Host Adressen
  • alle Router Anycast
  • alle Router Multicast Adressen
  • berechneten Multicast Adressen für jede Anycast Adresse


Interface Identifier

IPv6 Interface Identifier

Beschreibung

Aufbau und Erzeugung

Interface Identifier

Link Layer Adresse (OSI-Modell Schicht 2)

  • 64 Bit
  • MAC-Adresse der Schnittstelle

Dazu wird das 64 Bit lange, genormte IEEE EUI-64 Adressformat in einer leicht abgeänderten Form verwendet

  • Durch Invertierung des u-Bits wird die Konfiguration von Hand erleichtert
Kanonische Sichtweise

ISO/OSI-Modell Schicht 2

0–7 8–15 16–23 24–31 32–39 40–47 48–55 56–63
cccc ccUG cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
Kennzeichnung Beschreibung
U 1: universal - weltweit eindeutige Adresse
0: local - lokal eindeutige Adresse
G 1: group - Gruppen-/Multicast-Adresse
0: individual - Einzel-Adresse
c Interface-Hersteller
x Adressbit

Abbildungsvorschriften

Quelle Ziel
EUI-64 IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit)
MAC-Adresse (48 Bit) IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit)

EUI-64

IEEE EUI-64 Adresse (64 Bit) => IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit)
  • EUI-64 Adresse wird übernommen
  • Das U-Bit wird invertiert
Adresse 0–7 8–15 16–23 24–31 32–39 40–47 48–55 56–63
IEEE EUI-64 Adresse (64 Bit) cccc cc0G cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) cccc cc1G cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
Beispiel
Option Beschreibung
IEEE EUI-64 Adresse (64 Bit) 7834:1234:ABCD:5678
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) 7A34:1234:ABCD:5678

MAC-Adresse

IEEE 802.3 MAC-Adresse (48 Bit) => IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit)


RFC 2464

Bei der Abbildung der 48 Bit langen IEEE 802.3 auf die 64 Bit langen IPv6-Interface ID Adresse, führt der Weg über die Abbildung auf eine IEEE EUI-64 Adresse RFC/2464

Option Beschreibung
1 Dazu werden die ersten drei Oktette der IEEE 802.3 MAC-Adresse (OUI = Organizational Unique Identfier) in die IEEE EUI-64 Adresse übernommen
2 In das vierte und das fünfte Oktett wird die Zahlen FF16 und FE16 eingefügt
3 Die letzten 3 Oktette der IEEE 802.3 MAC-Adresse werden zu den letzten drei Oktetten der IEEE EUI-64 Adresse. Zusätzlich wird auch das u-Bit invertiert
Adresse 0–7 8–15 16–23 24–31 32–39 40–47
MAC-Adresse (48 Bit) cccc ccUG cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
Adresse 0–7 8–15 16–23 24–31 32–39 40–47
MAC-Adresse (48 Bit) cccc ccUG cccc cccc cccc cccc xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
Adresse 0–7 8–15 16–23 24–31 32–39 40–47 48–55 56–63
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) cccc cc0G cccc cccc cccc cccc 1111 1111 1111 1110 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) cccc cc0G cccc cccc cccc cccc F F F E xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) cccc cc1G cccc cccc cccc cccc F F F E xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

Beispiel

IEEE 802.3 MAC-Adresse (64 Bit) => IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit)
Option Beschreibung
IEEE 802.3 MAC-Adresse (48Bit) 3007:8912:3456
IPv6-Interface ID Adresse (64 Bit) 3207:89FF:FE12:345
EUI-64 (64-Bit Extended Unique Identifier)

Vom IEEE standardisiertes MAC-Adressformat zur Identifikation von Netzwerkgeräten

Eine EUI-64 Adresse ist 64 Bit lang und setzt sich aus zwei Teilen zusammen

Die ersten 24, 28 oder 36 Bit identifizieren den Hardwarehersteller

  • siehe OUI
  • Die restlichen Bit dienen der Geräteidentifikation
Eine Variante davon ist das sogenannte modifizierte EUI-64 Adressformat welches bei IPv6 zum Einsatz kommt
  • Dieses unterscheidet sich darin, dass der Wert des siebten Bits (von links) einer EUI-64 Adresse, auch Universal/Local Bit genannt, invertiert wird


Adressraum

IPv6/Adressraum - Aufteilung des Adressraums

IPv6-Adressraum

Adressraum teilt sich in große Blöcke
  • die weiter unterteilt sein können
Alle Adressen unterhalb der hierarchischen Adressebene eines Blockes weisen einen identischen Präfix auf
  • Dadurch wird das Routing entschieden vereinfacht
  • Router können einen großen Teil der Entscheidungen schon anhand des Präfix treffen
IPv4-Adressen
  • Können mit dem Präfix 0 in den IP6-Raum eingeblendet werden
Durch die neue Struktur stehen viele neuer Adressen und neue Adressierungsarten zur Verfügung

Übersicht

Provider Based Unicast Adress
3 5 n Bit 56–n Intranet Subcriber Bereich 64 Bit (z. B. 16+48)
010 Provider‑ID Subsciber‑ID Subnet‑ID Interface‑ID
Eingebettete IPv4-Adresse
80 Bit 16 Bit 32 Bit
0* 0* bis 1* IPv4‑Adresse
Link Local
10 Bit n Bit 118-n Bit
1111 1101 10 0* Interface‑ID
Side Local
10 Bit n Bit m Bit 118-n-m Bit
1111 11101 11 0* Subnet‑ID Interface‑ID
Multicast
8 Bit 4 Bit 4 Bit 112 Bit
1111 1111 Flags SCOP Group-ID
Flags
4 Bit
0 0 0 T
  • T.
  • 0 - dauerhaft
  • 1 - temporär

Präfixe

Präfixe geben den Netzwerkteil der Adresse an
  • Sie werden in CIDR - Notation angegeben
Alle übrigen Bit können verwendet werden zur
  • Unterteilung in Subnetze
  • Adressierung von Nodes
Das Präfix /128 bezeichnet einen einzelnen Node

Übersicht

Präfix Verwendung
0000 0000 Reserviert und IPv4
0000 0001 Nicht zugewiesen
0000 0010 OSI-NSAP-Adressen
0000 010 Netware IPX-Adressen
0000 011 Nicht zugewiesen
0000 1 Nicht zugewiesen
1 Nicht zugewiesen
1 Nicht zugewiesen
10 Adressen für Service Provider
11 Nicht zugewiesen
100 Adressen für geographische Bereiche
101 Nicht zugewiesen
110 Nicht zugewiesen
1110 Nicht zugewiesen
1111 10 Nicht zugewiesen
1111 110 Nicht zugewiesen
1111 1110 Nicht zugewiesen
1111 1110 0 Nicht zugewiesen
1111 1110 10 verbindungsspezifische lokale Adressen
1111 1110 11 Standortspezifische lokale Adressen
1111 1111 Multicast


Netzsegmente

Typische Präfix-Längen
Link Local
10 Bit n Bit 118-n Bit
1111 1101 10 0* Interface‑ID
Netzsegmenten werden 64 Bit lange Präfixe zugewiesen
  • Bildet mit dem Interface-Identifier die Adresse
Interface-Identifier
  • kann aus der MAC-Adresse der Netzwerkkarte erstellt oder
  • anders eindeutig zugewiesen werden
  • das genaue Verfahren ist in RFC 4291, Anhang A beschrieben

Beispiel

Hat ein Netzwerkgerät die IPv6-Adresse
2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347/64

so lautet das Präfix

2001:0db8:85a3:08d3::/64

und der Interface-Identifier

1319:8a2e:0370:7347
Provider bekam von der RIR etwa das Netz
2001:0db8::/32

zugewiesen

Endkunde vom Provider gegebenenfalls das Netz
2001:0db8:85a3::/48

oder nur

2001:0db8:85a3:0800::/56

Adressierungsarten

Adressierungsart Beschreibung Darstellung
Unicast
  • Identifier für ein einzelnes von n erreichbaren Interfaces
  • Kardinalität: 1:1 (wobei 1 aus n ist)
  • an genau eine Station gesendet (Unicast)
Multicast
  • an eine Gruppe von Stationen (Multicast)
  • Identifier für eine Gruppe von m aus n erreichbaren Interfaces
  • Kardinalität: 1:m (m=1 ist Unicast, m=n ist Broadcast)
Anycast
  • an die Schnellste aus einer Gruppe von Stationen (Anycast)
  • Identifier für eine einzelnes aus einer Gruppe von m aus n erreichbaren Interfaces
  • Kardinalität: 1:1 (wobei 1 aus m ist, m=n ist möglich)
Broadcast
  • Identifier für alle n erreichbaren Interfaces
  • Kardinalität: 1:n

Gültigkeitsbereiche

Address Scopes (Gültigkeitsbereiche)
  • Es gibt verschiedene IPv6-Adressbereiche mit Sonderaufgaben und unterschiedliche Eigenschaften
Diese werden meist schon durch die ersten Bit der Adresse signalisiert
  • Sofern nicht weiter angegeben, werden die Bereiche in RFC 4291 bzw. RFC 5156 definiert
Scopes
Scope Beschreibung
interface/host Verlässt nie den Host
link-local Verlässt nie das lokale Subnetz
global Geht um die ganze Welt
Address Scopes sind nicht mit Multicast Scopes zu verwechseln

Zugeordnete Adressbereiche

Der Rest hat momentan noch keine Verwendung

Verwendung Präfix Präfix (binär) % Anteil
reserved 0::/8 0000 0000 0,4%
Loopback 0::0:1
IPv4 compatible (für IPv4 -> IPv6 Transition) ::0102:0304
IPv4 mapped (für IPv4 -> IPv6 Transition) FFFF:0102:0304
ISO Network addresses 200::/7 0000 001 0,8%
Novell Network addresses 400::/7 0000 010 0,8%
Aggregatable global unicast addresses 2000::/3 001 12,5%
ehem. Geographic based unicast adresses 8000::/3 100
Link local address FE80::/10 1111 1110 10 0,1%
Site local address FECO0::/10 1111 1110 11 0,1%
Multicast address FF00::/8 11111111 0,4%
Summe gesamt 15,1 %

Besondere Adressen

Adresse Beschreibung Verwendung
Keine Adresse ::/128 128 0-Bit
  • darf keinem Host zugewiesen werden
  • zeigt das Fehlen einer Adresse an
  • Absenderadresse eines initialisierenden Hosts, solange er noch keine Adresse hat
  • Serverprogramme werden durch Angabe dieser Adresse angewiesen, auf allen Adressen des Hosts lauschen
Loopback-Adresse ::1/128 127 0-Bit
ein 1-Bit
  • Adresse des eigenen Rechners
  • Wird meist mit dem Namen localhost verknüpft


Privacy-Extensions

IPv6 Privacy Extensions - RFC 4941

Beschreibung

Privacy Extensions nach RFC 4941

Erzeugung des Interface-Identifiers

  • Die Erzeugung des Interface-Identifiers aus der global eindeutigen MAC-Adresse ermöglicht die Nachverfolgung von Benutzern
Privacy-Extensions (PEX, RFC 4941)
  • hebt die permanente Kopplung der Benutzeridentität an die IPv6-Adressen auf
Zufällig generiert und regelmäßig gewechselt
  • Indem der Interface-Identifier zufällig generiert wird und regelmäßig wechselt, soll ein Teil der Anonymität von IPv4 wiederhergestellt werden
Täglich wechselndes Präfix wünschenswert
  • Im Privatbereich lässt das Präfix allein recht sicher auf einen Nutzer schließen
  • Daher ist aus Datenschutzgründen ein vom Provider dynamisch zugewiesenes Präfix wünschenswert
    • in Verbindung mit den Privacy Extensions
    • z. B. täglich wechselnd
Whois-Datenbank
  • Statische Adresszuteilung erfordern meist ein Eintrag in der öffentlichen Whois-Datenbank
  • In Deutschland hat der Deutsche IPv6-Rat Datenschutzleitlinien formuliert, die auch eine dynamische Zuweisung von IPv6-Präfixen vorsehen

Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC)

Nutzt auf einigen Betriebssystemen per Vorgabe die Hardware-Adresse der Netzwerkschnittstelle

Solche Adressen sind im Internet leicht wiederzuerkennen
Abhilfe schaffen die Privacy Extensions
  • die zusätzliche, über Zufallszahlen generierte und wechselnde IPv6-Adressen erzeugen
Stateless Address Autoconfiguration
  • schiebt in der Mitte der nur 48 Bit langen MAC-Adresse zusätzlich die Bytes ff:fe ein
  • erzeugt daraus den Local Identifier, also die hinteren 64 Bit einer IPv6-Adresse
  • Die ersten 64 Bit gehören dem Netzwerk-Präfix, das der IPv6-Router im Netzwerk bekannt gibt und das der Rechner in die globale IPv6-Adresse übernimmt.

Betriebsysteme

Linux
  • leiten ohne Eingriff ihre globale IPv6-Adresse aus der Hardware ab
  • damit offenbaren sie Informationen über den Benutzer
Windows
  • erzeugt immer eine temporäre IPv6-Adresse
  • die dem Nutzer mehr Privatheit verschafft
Den IPv6-Entwicklern fiel schnell auf dass dieses Verfahren die Privatsphäre von Rechner und Nutzer gefährdet
  • Solche statischen IPv6-Adressen wirken wie eine eindeutige Hardware-ID, die der Rechner bei jedem Kontakt zu einem IPv6-tauglichen Server überträgt.
  • Brisant ist das bei Geräten wie Tablets oder Smartphones, denn sie werden in der Regel nur von einer Person genutzt.
  • Die für jeden Serverbetreiber und Netzbeobachter zugängliche MAC-Adresse erlaubt es damit, diese Person wiederzuerkennen.
Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6
  • Daher definierten sie nachträglich das Verfahren "Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6" (RFC 4941)
  • mit dem sich zusätzlich zu diesen statischen Adressen temporäre erzeugen lassen
  • die der Rechner für seine Anfragen ins IPv6-Internet einsetzt
Der Host Identifier dieser Adressen wird über Zufallszahlen ermittelt
  • Allerdings setzen längst nicht alle aktuellen Betriebssysteme diese Erweiterung ab Werk ein
Derzeit hat einzig Windows die Privacy Extensions eingeschaltet
  • Andere wie Mac OS und Linux beherrschen das Verfahren
  • man muss es aber per Hand aktivieren

Windows

IPv6/Privacy Extension/Windows

Linux

IPv6/Privacy Extension/Linux

Android

IPv6/Privacy Extension/Android

Mac OS X

IPv6/Privacy Extension/Mac OS X

iPhone und iPad (IOS)

IPv6/Privacy Extension/IOS



Anhang

Siehe auch

Dokumentation

Links

Projekt
Weblinks
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