IPv6/Adresse/Eigenschaften

topic - Kurzbeschreibung

Beschreibung

Wahl der Adress-Länge

Warum ist sie so lang?

Bei der Entwicklung von IPv4 dachte man, dass 32 Bits für die Welt ausreichend wären

Blickt man zurück, so waren bis heute 32 bits ausreichend.

• Vielleicht ist dies auch noch für ein paar Jahre so.
• Jedoch werden 32 bits nicht ausreichen, um in der Zukunft jedes Netzwerkgerät mit einer globalen Adresse ausstatten zu können.
• Denken Sie an Mobiltelefone, Autos (mit elektronischen Geräten an einem CAN Bus), Toaster, Kühlschränken, Lichtschalter usw.

Die IPv6 Designer haben 128 Bit gewählt, 4-mal mehr als im heutigen IPv4.

Aber die benutzbare Größe ist kleiner als es erscheinen mag, da in dem gegenwärtig definierten Adress-Schema 64 Bits für die Schnittstellen-Identifizierung verwendet werden.

• Die zweiten 64 Bit werden für das Routing verwendet.
• Die derzeitigen Aggregation-Levels (= Größe der zugeteilten IP-Blöcke) vorausgesetzt (/48, /32,...), ist eine Verknappung der Adressen weiterhin denkbar.
• Aber mit Sicherheit nicht bald.

Weitere Informationen finden Sie unter RFC 1715 / The H Ratio for Address Assignment Efficiency und RFC 3194 / The Host-Density Ratio for Address Assignment Efficiency.

Warum ist sie so kurz?

Es gibt (wahrscheinlich) eine Gruppe (bekannt ist nur Jim Fleming...) von Personen am Internet, die über IPv8 und IPv16 nachdenken

Für diese Designs gibt es aber keine hohe Akzeptanz und auch keine Kernel-Implementierungen. 128 bits sind die beste Wahl bezogen auf Header-Overhead und dem Datentransport.

• Denken Sie an die minimale Maximum Transfer Unit (MTU) in IPv4 (575 octets) und in IPv6 (1280 octets), die Header-Länge in IPv4 (20 octets Minimum, kann bis zu 60 octets mit IPv4 Optionen ansteigen) und in IPv6 sind es 40 octets (fixer Wert).
• Dies ist 3.4 % der minimalen MTU in IPv4 und 3.1 % der minimalen MTU in IPv6.
• Dies bedeutet, dass der Overhead beim Header fast identisch ist.
• Mehr bits für die Adressierung würden größere Header und deshalb mehr Overhead erfordern.
• Bedenken Sie auch die maximale MTU von 1500 octets (in speziellen Fällen bei Jumbo-Paketen bis zu 9k octets) bei normalen Verbindungen (z. B. Ethernet).
• Letztlich wäre es kein korrektes Design, wenn 10 % oder 20 % der transportierten Daten in einem Schicht 3-Paket für Adressen und nicht für die ”Nutzlast” benötigt würden.

Adressaufbau von IPv6

$ 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

Adressnotation

Binäre Darstellung

0010 0000 0000 0001 0000 1101 1011 1000
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

Hexadezimale Darstellung

2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0001

Notation von IPv6-Adressen

RFC 4291

Hexadezimale Notation

Acht Blöcke je 4 Nibble

• Mit Doppelpunkten getrennt

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

Führende Nullen dürfen ausgelassen werden

2001:0db8:0000:08d3:0000:8a2e:0070:7344

ist gleichbedeutend mit

2001:db8:0:8d3:0:8a2e:70:7344

Aufeinander folgende 0-Blöcke werden durch :: ersetzt

2001:0db8:0:0:0:0:1428:57ab

ist gleichbedeutend mit

2001:db8::1428:57ab

Adressnotation

Einbettung eines IPv4-Adressraums in den IPv6-Adressraum

Die letzten vier Byte können dezimal notiert werden

 ::ffff:127.0.0.1

ist eine alternative Schreibweise für

::ffff:7f00:1

Reduktion durch Regel 3 darf nur einmal durchgeführt werden

• Es darf höchstens eine zusammenhängende Gruppe aus Null-Blöcken in der Adresse ersetzt werden.

2001

0db8:0:0:8d3:0:0:0

darf gekürzt werden zu

2001:db8:0:0:8d3::

oder

2001:db8::8d3:0:0:0

Wegen Mehrdeutigkeit Unzulässig

2001:db8::8d3::

könne als

2001:db8:0:0:0:8d3:0:0

interpretiert werden

Es empfiehlt sich, den Block mit den meisten Null-Blöcken zu kürzen.

Notation für und zwischen Menschen

Zulässige Schreibweisen nach RFC 4291

2001:db8:0:0:1:0:0:1
2001:0db8:0000:0000:1:00:0:1
2001:db8::1:0:0:1
2001:db8::0:1:0:0:1
2001:0db8::0:1:0:0:1
2001:db8:0:0:1::1
2001:db8:0000:0:1::1
2001:DB8:0:0:1::1
2001:DB8:0:0:1::1

RFC 5952

Verbindliche Regeln zur Notation

Notation und Darstellung für und zwischen Menschen

Führende Nullen müssen weggelassen werden	✗ 2001:0db8:00::001 → 2001:db8::001 ✓ 2001:0db8:00::001 → 2001:db8::1
Zwei Doppelpunkte müssen die größtmögliche Anzahl von Null-Blöcken kürzen	✗ 2001:db8:0:0:0:0:0:1 → 2001:db8::0:1 ✓ 2001:db8:0:0:0:0:0:1 → 2001:db8::1
Zwei Doppelpunkte dürfen nicht zur Kürzung eines alleinstehenden Null-Blocks benutzt werden	✗ 2001:db8:0:1:1:1:1:1 → 2001:db8::1:1:1:1:1 ✓ 2001:db8:0:1:1:1:1:1 → 2001:db8:0:1:1:1:1:1
Bei gleichwertigen Möglichkeiten zur Kürzung ist die erste von links zu wählen	✗ 2001:db8:0:0:1:0:0:1 → 2001:db8:0:0:1::1 ✓ 2001:db8:0:0:1:0:0:1 → 2001:db8::1:0:0:1
Alphabetische Zeichen werden klein geschrieben	✗ 2001:DB8::1 ✓ 2001:db8::1
Bei der Angabe von Port-Nummern wird die Adresse in eckige Klammern geschrieben	✗ 2001:db8::1:80 ✓ [2001:db8::1]:80

URL-Notation

In einer URL wird die IPv6-Adresse in eckige Klammern eingeschlossen

http://[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]/

Verhindert die Interpretation von Portnummern als Teil der IPv6-Adresse

http://[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]:8080/

Netznotation

IPv6-Netzwerke werden in der CIDR-Notation aufgeschrieben

• Dazu werden die erste Adresse (bzw. die Netzadresse) und die Länge des Präfixes in Bit getrennt durch einen Schrägstrich notiert.

Zum Beispiel steht

2001:0db8:1234::/48

für das Netzwerk mit den Adressen

2001:0db8:1234:0000:0000:0000:0000:0000
bis
2001:0db8:1234:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff

Größe eines IPv6-Netzwerkes

• (oder Subnetzwerkes) im Sinne der Anzahl der vergebbaren Adressen in diesem Netz muss eine Zweierpotenz sein

Ein einzelner Host

• Da ein einzelner Host auch als Netzwerk mit einem 128 Bit langen Präfix betrachtet werden kann, werden Host-Adressen manchmal mit einem angehängten „/128“ geschrieben.

Anhang

Siehe auch

• IPv6/Adresse/Eigenschaften