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IPv6/Motivation: Unterschied zwischen den Versionen

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=== Motivation ===
'''IPv6/Motivation''' - Gründe für ein neues Internet-Protokoll
IPv6
Gründe für ein neues Internet-Protokoll
ICANN schaltet Rootserver mangels IP Adressen ab!


=== Verfügbare IPv4-Adressen ===
== Beschreibung ==
[[File:IPv4AddressesAvailable.png|500px|Verfügbare IPv4-Adressen]]


=== Gründe für ein neues Internet-Protokoll ===
== Einschränkungen von IPv4 ==
; IPv4 bietet einen Adressraum von etwas über vier Milliarden IP-Adressen
* [[#Nutzbarkeit|Nutzbarkeit]]
* 232 = 4.294.967.296
* [[#Mögliche Adressen|Mögliche Adressen]]
* 3.707.764.736 können verwendet werden, um Computer und andere Geräte direkt anzusprechen
* [[#Entwicklungen|Entwicklungen]]
 
* [[#Routing|Routing]]
; In den Anfangstagen des Internets
* galt dies als weit mehr als ausreichend
** da es nur wenige Rechner gab, die eine IP-Adresse brauchten
 
; Unvorhergesehenen Wachstums und Adressenknappheit
* Aufgrund des unvorhergesehenen Wachstums des Internets herrscht heute aber Adressenknappheit
* Im Januar 2011 teilte die IANA der asiatischen Regional Internet Registry APNIC die letzten zwei frei zu vergebenden Netze zu
* Der verbleibende Adressraum wurde gleichmäßig auf die regionalen Adressvergabestellen verteilt
* Darüber hinaus steht den regionalen Adressvergabestellen kein weiterer IPv4-Adressraum mehr zur Verfügung
 
=== Historische Entwicklung (Routing) ===
; Die historische Entwicklung des Internets wirft ein weiteres Problem auf
 
; Fragmentierung des Adressraums
* Durch die mehrmals geänderte Vergabepraxis von Adressen ist der IPv4-Adressraum inzwischen stark fragmentiert
* d. h., häufig gehören mehrere nicht zusammenhängende Adressbereiche zur gleichen organisatorischen Instanz.
 
; Lange Routingtabellen
* Dies führt in Verbindung mit der heutigen Routingstrategie (Classless Inter-Domain Routing) zu langen Routingtabellen
* auf welche Speicher und Prozessoren der Router im Kernbereich des Internets ausgelegt werden müssen
 
; Prüfsummen
* Zudem erfordert IPv4 von Routern, Prüfsummen jedes weitergeleiteten Pakets neu zu berechnen, was eine weitere Prozessorbelastung darstellt
 
; Aus diesen Gründen begann die IETF bereits 1995 die Arbeiten an IPv6
* Im Dezember 1998 wurde IPv6 mit der Publikation von RFC 2460 auf dem Standards Track offiziell zum Nachfolger von IPv4 gekürt


=== Entwicklungen ===
=== Nutzbarkeit ===
Jeder Haushalt mehrere
 
                        Planetarische Internets
Internet-Endgerät
*    Vielleicht wie das Telefon?        Interplanetary Gateways
*    Vielleicht das Telefon?
Interplanetary Channel Protocol
Internet wird zunehmend in                        * .earth? .mars? IPv4? IPv6?
Funktionen und Verhaltensweisen
des Alltags „hineinwachsen“                    Projekt ist Bestandteil der Mars
Missions Pläne der USA
Internetfähigkeit wird zu einem Gerät
genauso gehören wie ein Stromanschluss
 
; Neue Internet-Endgeräte
* WebTV, Palm-Pilot, Nokia,Sony, Nintendo, Sega games
* Tragbare und anziehbare Computer
** Hardwear?
** Underware?
 
=== Neue Anforderungen ===
; Neue Internet-Dienste im LAN, MAN, WAN
* VPNs, QoS, Security, IP-Mobilität
 
; Neue Entwicklungstrends
* Smart Home Appliances, Interaktive Spiele, Peer2Peer
 
; Internet Dienstleistungen im Mobilfunk
 
; „Erschöpfung“ des IPv4 Adressvorrates
 
; Internet Protokoll IPv4
Eingeschränkte Nutzbarkeit
* Adressraum
* Adressraum
* QoS
* QoS
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* Erweiterbarkeit des Protokolls
* Erweiterbarkeit des Protokolls


=== Designanforderungen ===
=== Mögliche Adressen ===
; Umfangreicher, “zukunftssicherer” Adressraum
[[File:img-016-017.png|mini|2010: [[ICANN]] schaltet Rootserver mangels IP Adressen ab]]
* Hierarchische Adressierung und effiziente Adressvergabe
; IPv4-Adressen haben eine Länge von 32 Bit
:; 2<sup>32</sup> = 4.294.967.296
: etwas über vier Milliarden IP-Adressen


; Begrenzung der Größe der „Routing Tabellen“
; Ein großer Teil der Adressen steht nicht zur Verfügung
* 3.707.764.736 können verwendet werden, um Computer und andere Geräte direkt anzusprechen
* Allein durch die Tatsache, dass die komplette D-Klasse und die E-Klasse nicht zur Verfügung stehen, ergibt sich schon ein enormer Verlust
* Außerdem müssen private Adressräume abgezogen werden, und der großzügige Umgang mit ganzen A-Klassen in den frühen Computertagen ist auch nicht zu vernachlässigen
<br clear=all>


; QoS Unterstützung
; In den Anfangstagen des Internets
* galt dies als weit mehr als ausreichend
* da es nur wenige Rechner gab, die eine IP-Adresse brauchten


; Inhärente Security
Durch das schnelle Wachstum des Internets ergibt sich das Problem, dass der Adressraum des IPv4-Protokolls annähernd erschöpft ist


; Mobility Support auf IP-Ebene
; Unvorhergesehenes Wachstums und Adressenknappheit
[[File:IPv4AddressesAvailable.png|mini|Verfügbare IPv4-Adressen]]
Aufgrund des unvorhergesehenen Wachstums des Internets herrscht heute Adressenknappheit
* Im Januar 2011 teilte die IANA der asiatischen [[Regional Internet Registry]] APNIC die letzten zwei frei zu vergebenden Netze zu
* Der verbleibende Adressraum wurde gleichmäßig auf die regionalen Adressvergabestellen verteilt
* Darüber hinaus steht den regionalen Adressvergabestellen kein weiterer IPv4-Adressraum mehr zur Verfügung


; Auto-Konfiguration
=== Entwicklungen ===
* Plug-and-Play auf Netzwerkebene
; Jeder Haushalt hat diverse Internetendgeräte
* Computer
* Smartphone
* Tablet
* SmartTV
* Spielekonsole
* [[IOT]]-Geräte


; Erweiterbarkeit des Protokolls
=== Routing ===
; Historische Entwicklung
Die historische Entwicklung des Internets wirft ein weiteres Problem auf


=== Motivation für IPv6 ===
; Fragmentierung des Adressraums
; Unterstützung von Millarden von Hosts
IPv4-Adressraum ist stark fragmentiert
* Häufig gehören mehrere nicht zusammenhängende Adressbereiche zur gleichen organisatorischen Instanz
* Folge einer mehrmals geänderte Vergabepraxis von Adressen


* Möglichkeit für Hosts auf Reise zu
; Lange Routingtabellen
* auch bei ineffizienter Nutzung des       gehen
* Dies führt mit [[Classless Inter-Domain Routing]] zu langen Routingtabellen
Adressraums                                  * ohne Adressänderung
* auf welche Speicher und Prozessoren der Router im Kernbereich des Internets ausgelegt werden müssen


Reduzierung des Umfangs der Routing-                Automatische IP-Adressvergabe
; Prüfsummen
Tabellen                                                * Neighbor (Router, Rechner..) Discovery
: Zudem erfordert IPv4 von Routern, Prüfsummen jedes weitergeleiteten Pakets neu zu berechnen, was eine weitere Prozessorbelastung darstellt
 
Vereinfachung des Protokolls                        Möglichkeit für das Protokoll zukünftig
* damit Router Pakete schneller abwickeln  weiterzuentwickeln
können
Unterstützung der alten und neuen
Höhere Sicherheit                                  Protokolle
* Authentifikation und Datenschutz              * Koexistenz für (viele) Jahre
 
Mehr Gewicht auf Dienstarten
* insbesondere für Echtzeitanwendungen
 
Unterstützung von Multicasting
* durch die Möglichkeit den Umfang zu definieren
 
=== Implementierungen Endgeräte ===
; IPv6 Implementierungen liegen für (nahezu) jedes Betriebssystem vor
* Sebst Windows XP wurde schon mit IPv6 Code ausgeliefert
 
; Viele Router-Hersteller bieten IPv6 Produkte
* Cisco annoncierte in 1Q2001 ihr IPv6 Produktionsrelease für alle IOS Systeme
* Juniper (4Q2001) und Hitachi unterstützen IPv6 in Hardware
* Ericsson/Telebit verkauft seit Jahren funktionsfähige „Vollimplementierung“
 
; Probleme bei älteren/preiswerten SOHO-Produkten
 
; IPv6 erfüllt die aktuellen Anforderungen
* IPv6 ist zukunftssicher
* Skaliert mit weiter wachsenden Zahl von Endgeräten
* IPv6 wird DAS Netzwerkprotokoll im Internet
 
; Netzbetreiber sollte sich mit IPv6 beschäftigen und eine Migrationsstrategie erarbeiten
 
=== IPv6 - Einführung 25 ===
Neue Eigenschaften von IPv6
 
Vergrößerung des Adressraums
* von IPv4 mit 232 (≈ 4,3 Milliarden = 4,3·109) Adressen auf
* 2128(≈ 340 Sextillionen = 3,4·1038) Adressen bei IPv6
* Vergrößerung um den Faktor 296 (≈7,9·1028).
 
Vereinfachung und Verbesserung des Protokollrahmens
* entlastet Router von Rechenaufwand
 
Zustandslose automatische Konfiguration von Ipv6-Adressen
* zustandsbehaftete Verfahren wie DHCP werden damit in vielen Anwendungsfällen überflüssig
 
Mobile IP
* sowie Vereinfachung von Umnummerierung und Multihoming
 
Implementierung von IPsec
* innerhalb des Ipv6-Standards
* Dadurch wird die Verschlüsselung und die Überprüfung der Authentizität von IP-Paketen ermöglicht
 
Unterstützung von Netztechniken
* Quality of Service
* Multicast
 
=== Ende-zu-Ende-Prinzip ===
* hauptsächliche Motivation zur Vergrößerung des Adressraums
 
; Zentrales Designprinzip des Internets
* Nur die Endknoten des Netzes sollen aktive Protokolloperationen ausführen
* Das Netz zwischen den Endknoten ist nur für die Weiterleitung der Datenpakete zuständig
* Das Internet unterscheidet sich hier wesentlich von anderen digitalen
Datenübertragungsnetzwerken wie z. B. GSM
* Dazu ist es notwendig, dass jeder Netzknoten global eindeutig adressierbar ist


; Network Address Translation (NAT)
== Internet Protokoll Version 6 ==
* Heute übliche Verfahren wie NAT verletzen das Ende-zu-Ende-Prinzip
=== Anforderungen ===
* Umgehen derzeit die IPv4-Adressknappheit
{| class="wikitable options big"
* Sie ermöglichen den so angebundenen Rechnern nur ausgehende Verbindungen aufzubauen
|-
* Aus dem Internet können diese hingegen nicht ohne Weiteres kontaktiert werden
! Anforderung !! Beschreibung
|-
| Vereinfachung || [[Router]] sollen [[Datagramme]] schneller bearbeiten
|-
| Erweiterbarkeit || Protokoll soll zukünftig erweiterbar sein
|-
| Routing || Effizienteres Routing
* Begrenzung der Größe der "Routing Tabellen"
* Verzicht auf Checksumme
|-
| Adressraum ||
* Zukunftssicherer Adressraum, Unterstützung von mehr Hosts
* Verwaltung des Adressraumes, effiziente Adressvergabe und hierarchische Adressierung
|-
| Sicherheit || Inhärente Security
* Unterstützung der alten und neuen Höhere Sicherheit Protokolle
* Authentifikation und Datenschutz
|-
| Auto-Konfiguration || Plug-and-Play auf Netzwerkebene (ohne DHCP-Server)
|-
| Mobility Support auf IP-Ebene || Möglichkeit für Hosts auf Reise zu gehen, ohne Adressänderung
|-
| QoS Unterstützung || Mehr Gewicht auf Dienstarten, insbesondere für Echtzeitanwendungen
|-
| Neighbor (Router, Rechner..) Discovery ||
|-
| Unterstützung von Multicasting || durch die Möglichkeit den Umfang zu definieren
|-
| Koexistenz für (viele) Jahre ||
|}


; Einschränkungen durch NAT
=== Adressen ===
* IPsec und Protokolle auf höheren Schichten verlassen sich auf das Ende-zu-Ende-Prinzip
; Mögliche IPv6 Adressen
–  z. B. FTP und SIP
IPv6-Adressen haben eine Länge von 128 Bit
* Sind mit NAT nur eingeschränkt oder durch Zusatzlösungen funktionsfähig
:; 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
: ~340 Sextillionen


=== Paradigmenwechsel für Heimanwender ===
; Man kann bei IPv6 wohl ohne Weiteres großzügig bei der Verteilung der Adressen vorgehen
Anstatt vom Provider nur eine einzige IP-Adresse zugewiesen zu bekommen und über NAT mehrere Geräte ans Internet anzubinden,
* Weil IPv6 ohne Subnetzmaske auskommt, werden auch schon gleich zu Anfang eine ganze Menge Adressen verbraucht
* bekommt der Anwender den global eindeutigen IP-Adressraum für ein ganzes Teilnetz zur Verfügung gestellt,
* Die Unterscheidung der Netze geschieht innerhalb der ersten 64 Bit
* so dass jedes seiner Geräte eine IP-Adresse aus diesem erhalten kann
* Demzufolge sind also noch 64 Bit für Host-Adressen verfügbar (allerdings pro Netzwerk)


; Aktive Teilnahme am Netz
; Mögliche IPv6 Netze
* Damit wird es für Endbenutzer einfacher, durch das Anbieten von Diensten aktiv am Netz
:; 18.446.744.073.709.551.616
teilzunehmen.
: ~18 Trillionen


; Lösung der Probleme durch NAT
Also kann jeder Mensch etwa 2,4 Milliarden eigene Netzwerke betreiben
* Zudem entfallen die Probleme, die bei NAT durch die Adressumschreibung entstehen
* Diese Zahlen verdeutlichen die Dimensionen eines 128-Bit-Adressraums


=== Wahl der Adresslänge ===
<noinclude>
; Faktoren bei der Wahl der Adresslänge
* Größe des zur Verfügung stehenden Adressraums


; Abwägung
= Anhang =
* Protokoll-Overhead
== Siehe auch ==
–  pro Datenpaket müssen Quell- und Ziel-IP-Adresse übertragen werden
<div style="column-count:2">
–  Längere IP-Adressen führen zu erhöhtem Protokoll-Overhead
<categorytree hideroot=on mode="pages">{{IPv6/Grundlagen}}</categorytree>
* Wachstum des Internets Rechnung tragen
</div>
----
{{Special:PrefixIndex/{{BASEPAGENAME}}/}}


; Routing
=== Links ===
* Einer Organisation nur ein einziges Mal Adressraum zuweisen müssen
==== Weblinks ====
* Verhinderung der Fragmentierung des Adressraums


; Autokonfiguration und Umnummerierung
[[Kategorie:IPv6/Grundlagen]]
* Autokonfiguration, Umnummerierung und Multihoming vereinfachen
* Festen Teil der Adresse zur netzunabhängigen eindeutigen Identifikation eines Netzknotens reservieren
* Die letzten 64 Bit der Adresse bestehen daher in der Regel aus der EUI-64 der Netzwerkschnittstelle des Knotens


[[Kategorie:IPv6]]
</noinclude>

Aktuelle Version vom 28. Juni 2025, 10:11 Uhr

IPv6/Motivation - Gründe für ein neues Internet-Protokoll

Beschreibung

Einschränkungen von IPv4

Nutzbarkeit

  • Adressraum
  • QoS
  • Security
  • Mobiltätsunterstützung
  • Effizienz
  • Erweiterbarkeit des Protokolls

Mögliche Adressen

2010: ICANN schaltet Rootserver mangels IP Adressen ab
IPv4-Adressen haben eine Länge von 32 Bit
232 = 4.294.967.296
etwas über vier Milliarden IP-Adressen
Ein großer Teil der Adressen steht nicht zur Verfügung
  • 3.707.764.736 können verwendet werden, um Computer und andere Geräte direkt anzusprechen
  • Allein durch die Tatsache, dass die komplette D-Klasse und die E-Klasse nicht zur Verfügung stehen, ergibt sich schon ein enormer Verlust
  • Außerdem müssen private Adressräume abgezogen werden, und der großzügige Umgang mit ganzen A-Klassen in den frühen Computertagen ist auch nicht zu vernachlässigen


In den Anfangstagen des Internets
  • galt dies als weit mehr als ausreichend
  • da es nur wenige Rechner gab, die eine IP-Adresse brauchten

Durch das schnelle Wachstum des Internets ergibt sich das Problem, dass der Adressraum des IPv4-Protokolls annähernd erschöpft ist

Unvorhergesehenes Wachstums und Adressenknappheit
Verfügbare IPv4-Adressen

Aufgrund des unvorhergesehenen Wachstums des Internets herrscht heute Adressenknappheit

  • Im Januar 2011 teilte die IANA der asiatischen Regional Internet Registry APNIC die letzten zwei frei zu vergebenden Netze zu
  • Der verbleibende Adressraum wurde gleichmäßig auf die regionalen Adressvergabestellen verteilt
  • Darüber hinaus steht den regionalen Adressvergabestellen kein weiterer IPv4-Adressraum mehr zur Verfügung

Entwicklungen

Jeder Haushalt hat diverse Internetendgeräte
  • Computer
  • Smartphone
  • Tablet
  • SmartTV
  • Spielekonsole
  • IOT-Geräte

Routing

Historische Entwicklung

Die historische Entwicklung des Internets wirft ein weiteres Problem auf

Fragmentierung des Adressraums

IPv4-Adressraum ist stark fragmentiert

  • Häufig gehören mehrere nicht zusammenhängende Adressbereiche zur gleichen organisatorischen Instanz
  • Folge einer mehrmals geänderte Vergabepraxis von Adressen
Lange Routingtabellen
  • Dies führt mit Classless Inter-Domain Routing zu langen Routingtabellen
  • auf welche Speicher und Prozessoren der Router im Kernbereich des Internets ausgelegt werden müssen
Prüfsummen
Zudem erfordert IPv4 von Routern, Prüfsummen jedes weitergeleiteten Pakets neu zu berechnen, was eine weitere Prozessorbelastung darstellt

Internet Protokoll Version 6

Anforderungen

Anforderung Beschreibung
Vereinfachung Router sollen Datagramme schneller bearbeiten
Erweiterbarkeit Protokoll soll zukünftig erweiterbar sein
Routing Effizienteres Routing
  • Begrenzung der Größe der "Routing Tabellen"
  • Verzicht auf Checksumme
Adressraum
  • Zukunftssicherer Adressraum, Unterstützung von mehr Hosts
  • Verwaltung des Adressraumes, effiziente Adressvergabe und hierarchische Adressierung
Sicherheit Inhärente Security
  • Unterstützung der alten und neuen Höhere Sicherheit Protokolle
  • Authentifikation und Datenschutz
Auto-Konfiguration Plug-and-Play auf Netzwerkebene (ohne DHCP-Server)
Mobility Support auf IP-Ebene Möglichkeit für Hosts auf Reise zu gehen, ohne Adressänderung
QoS Unterstützung Mehr Gewicht auf Dienstarten, insbesondere für Echtzeitanwendungen
Neighbor (Router, Rechner..) Discovery
Unterstützung von Multicasting durch die Möglichkeit den Umfang zu definieren
Koexistenz für (viele) Jahre

Adressen

Mögliche IPv6 Adressen

IPv6-Adressen haben eine Länge von 128 Bit

340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
~340 Sextillionen
Man kann bei IPv6 wohl ohne Weiteres großzügig bei der Verteilung der Adressen vorgehen
  • Weil IPv6 ohne Subnetzmaske auskommt, werden auch schon gleich zu Anfang eine ganze Menge Adressen verbraucht
  • Die Unterscheidung der Netze geschieht innerhalb der ersten 64 Bit
  • Demzufolge sind also noch 64 Bit für Host-Adressen verfügbar (allerdings pro Netzwerk)
Mögliche IPv6 Netze
18.446.744.073.709.551.616
~18 Trillionen

Also kann jeder Mensch etwa 2,4 Milliarden eigene Netzwerke betreiben

  • Diese Zahlen verdeutlichen die Dimensionen eines 128-Bit-Adressraums


Anhang

Siehe auch


Links

Weblinks


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