IPv6/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

IPv6/Adresse/Typen - Unterteilung des IPv6-Adressraums

IPv6-Adressentypen

Eine IPv6/Adresse ist eine 128-Bit-Kennung der Netzwerkschicht für eine Netzwerkschnittstelle eines IPv6-fähigen Nodes

Haupttypen

Typ	Beschreibung
Unicast	Netzwerkschicht-Kennung für eine einzelne Schnittstelle eines IPv6-fähigen Knotens Pakete, die an eine Unicast-Adresse gesendet werden, werden an die mit dieser IPv6-Adresse konfigurierte Schnittstelle zugestellt Es handelt sich also um eine Eins-zu-eins-Kommunikation
Multicast	Netzwerkschicht-Kennung für eine Reihe von Schnittstellen die zu verschiedenen IPv6-fähigen Knoten gehören Pakete, die an eine Multicast-Adresse gesendet werden, werden an alle durch diese Adresse identifizierten Schnittstellen zugestellt Es handelt sich also um eine One-to-many-Kommunikation
Anycast	Netzwerkschicht-Kennung für eine Reihe von Schnittstellen die zu verschiedenen IPv6-fähigen Knoten gehören Pakete, die an eine Anycast-Adresse gesendet werden, werden an die "nächstgelegene" Schnittstelle zugestellt, die durch diese Adresse identifiziert wird. "Am nächsten" bedeutet in der Regel diejenige mit der besten Routing-Metrik gemäß dem IPv6-Routing-Protokoll Es handelt sich also um eine "one-to-closest"-Kommunikation
Broadcast	IPv6 nutzte keine Broadcasts Funktionalität wird über Multicast-Adressen implementiert

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

Adressraum

	IPv4	IPv6
Länge (Bit)	32	128
Maximale Anzahl	232	2128
	4.294.967.296	340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

Lehren aus IPv4

Vorteilhaft

Interfaces mit meherenen IP-Adresse

• je nach Bedarf und Zweck (aliases, multicast und weitere)
• Um in Zukunft flexibler bleiben zu können, geht man bei IPv6 weiter und erlaubt pro Interface mehr als eine zugewiesene IP-Adresse
• Derzeit sind durch die RFCs kein Limit gesetzt, wohl aber in der Implementierung des IPv6 Stacks (um DoS Attacken vorzubeugen)

Adress-Typen

Neben der großen Bit-Anzahl für Adressen definiert IPv6 basierend auf einigen vorangestellten Bit verschiedene Adress-Typen

• Diese werden hoffentlich in der Zukunft niemals aufgehoben (zum Unterschied zu IPv4 heute und die Entwicklung der class A, B und C Netze)

Zur Unterstützung einer automatischen Konfiguration wird die Bitanzahl in einen Netzwerk-Teil (vordere 64 Bits) und einen Hostteil (hintere 64 Bit)

Adress-Typ	Beschreibung
Adressen ohne speziellen Präfix
Netzteil der Adresse (Präfix)
Adress-Typen (Host-Teil)
Präfixlängen für das Routing

Adressraum

IANA weist IPv6-Adressraum zu

Internet Assigned Numbers Authority (IANA)

Kleiner Teil zugewiesen

IANA stellt globale Unicast-Adressen bereit

• die mit den führenden Bit ganz links 001 beginnen
• Ein kleiner Teil der Adressen, die mit 000 und 111 beginnen, wird für spezielle Typen zugewiesen
• Alle anderen möglichen Adressen sind für die zukünftige Verwendung reserviert und werden derzeit nicht zugewiesen

Beispiele für globale Unicast-Adressen

2001:4::aac4:13a2
2001:0db6:87a3::2114:8f2e:0f70:1a11
2c0f:c20a:12::1

IANA vergibt nur Adressen, die mit den ersten 3 Bit 001 beginnen

• Derzeit beginnen in der Internet-IPv6-Routing-Tabelle alle Präfixe mit der hexadezimalen Ziffer 2 oder 3

Präfix

Netzteil der Adresse

Es wurden einige Adress-Typen definiert

• Zugleich blieb für zukünftige Anforderungen ausreichend Raum für weitere Definitionen
• In RFC/4291 IP Version 6 Addressing Architecture wird das aktuelle Adress-Schema definiert

Präfixe (Adress-Arten)

Adress-Typ	Beschreibung
Link-lokaler Adress-Typ
Site-lokaler Adress-Typ
Unique Local IPv6 Unicast Adressen
Globaler Adress-Typ ("Aggregatable global unicast")
Multicast-Addressen
Anycast-Adressen

IPv6 Präfixe

Bezeichnung	Präfix	Verwendung
Link Local Unicast	fe80::/10	Rechner im eigenen Subnetz
Site Local Unicast	fec0 - feff	Standortlokale Adressen
Unique Local Unicast	fc00 - fdff	Private Adressen
Multicast	ff00	Für mehrere Clients
Global Unicast	2000 - 3fff	Weltweite eindeutige Adressen
	2001	An Provider vergeben, die weiterverteilen
	2002	Tunnelmechanismus 6to4
NAT64	64:ff9b::/96	Übersetzungsmechanismus NAT64

Ohne Präfix

Adressen ohne speziellen Präfix

Adress-Typ	Beschreibung
Localhost Adresse
Unspezifische Adresse
IPv6 Adressen mit eingebetteter IPv4 Adresse

Localhost Adresse

Pakete mit dieser Quell- bzw. Ziel-Adresse sollten niemals den sendenden Host verlassen

• Loopback Interface
• 127.0.0.1 bei IPv4

::1

Unspezifische Adresse

Dies ist eine spezielle Adresse vergleichbar mit "any" oder "0.0.0.0" bei IPv4

Diese Adresse wird meistens in Routing-Tabellen und beim "socket binding" (zu jeder IPv6 Adresse) angewandt bzw. gesehen

Beachten

Die unspezifizierte Adresse kann nicht als Ziel-Adresse verwendet werden

Host-Teil

Adress-Typen (Host-Teil) In Hinblick auf Auto-Konfigurations- und Mobilitätsfragen wurde entschieden, die niedrigeren 64 bits als Host-Bestandteil zu nutzen

• Jedes einzelne Subnetz kann deshalb eine große Anzahl an Adressen enthalten

Der Host-Teil kann aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet werden:

Adress-Typ	Beschreibung
Automatisch erstellte Adressen
Manuell festgelegte Adressen

Automatisch erstellte Adressen

Automatisch erstellte Adressen

• stateless

Auto-Konfiguration

Bei der Auto-Konfiguration wird der Hostteil der Adresse durch die Konvertierung der MAC-Adresse eines Interfaces (falls vorhanden) zu einer einmaligen IPv6 Adresse (mittels EUI-64 Methode) generiert

• Falls keine MAC-Adresse verfügbar ist (beispielsweise bei virtuellen Interfaces), wird anstelle dessen etwas anderes herangezogen (wie beispielsweise die IPv4 Adresse oder die MAC-Adresse eines physikalischen Interfaces)

Als Beispiel hat hier ein NIC folgende MAC-Adresse (48 bit)

• Diese wird gemäß demIEEE-Tutorial EUI-64 Design für EUI-48 Identifiers zum 64 bit Interface Identifier erweitert:
• Mit einem gegebenen Präfix wird daraus die schon oben gezeigte IPv6-Adresse:

Datenschutzproblem

Datenschutzproblem mit automatisch erstellten Adressen sowie eine Lösung

• Der "automatisch generierte" Hostteil ist weltweit einmalig
• mit Ausnahme, wenn der Hersteller einer NIC die gleiche MAC-Adresse bei mehr als einer NIC einsetzt
• Die Client-Verfolgung am Host wird dadurch möglich, solange kein Proxy verwendet wird

Dies ist ein bekanntes Problem und eine Lösung wurde dafür definiert

• Datenschutz-Erweiterung
• definiert in RFC/3041
• Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6 (es gibt bereits ein neueres Draft: draft-ietf-ipv6-privacy-addrs-v2-*)
• Es wird sporadisch mittels eines statischen und eines Zufallswertes ein neues Suffix erstellt

Hinweis

Dies ist nur für ausgehende Client-Verbindungen sinnvoll und bei bekannten Servern nicht wirklich sinnvoll

Manuell festgelegte Adressen

Bei Servern ist es wahrscheinlich leichter, sich einfachere Adressen zu merken

• Dies kann beispielsweise mit der Zuweisung einer zusätzlichen IPv6 Adresse an ein Interface geschehen

Für das manuelle Suffix, wie "::1" im obigen Beispiel, muss das siebte höchstwertige Bit auf 0 gesetzt sein (das universale/local Bit des automatisch generierten Identifiers)

• Es sind auch noch andere (ansonsten nichtausgewählte) Bit-Kombinationen für Anycast-Adressen reserviert

Zusammenfassung

Adresse	Beschreibung
Global Unicast	Derzeit vergibt die IANA globale Unicast-Adressen, die mit dem Binärwert 001 (2000::/3) beginnen Ihre Struktur besteht aus einem 48-Bit-globalen Routing-Präfix und einer 16-Bit-Subnetz-ID, die auch als Site-Level Aggregator (SLA) bezeichnet wird Die Struktur dieser Adressen ermöglicht die Aggregation von Routing-Einträgen, um eine kleinere globale IPv6-Routing-Tabelle zu erhalten
Unique-local	Sie haben ein global eindeutiges Präfix, ähnlich wie globale Unicast-Adressen Ihre Struktur ist bekannt (siehe Abbildung 4), was eine einfache Filterung an Standortgrenzen ermöglicht Es handelt sich um einen vom Internetdienstanbieter unabhängigen Adressraum
Loopback	Die bekannte Loopback-Adresse in IPv6 lautet ::1/128 Ähnliches Konzept wie 127.0.0.0/8 in IPv4 Wird in der Regel zum Testen des TCP/IP-Protokollstacks in Betriebssystemen verwendet
Nicht spezifiziert	Die nicht spezifizierte Adresse in IPv6 lautet ::/128 Ähnliches Konzept wie 0.0.0.0 in IPv4
Eingebettetes IPv4 in IPv6	Die IPv4-Adresse A.B.C.D (in Hexadezimalziffern) wird in IPv6 als 0:0:0:0:0:0:A:B:C:D oder einfach als ::A:B:C:D eingebettet IPv6-Adressen werden in automatischen Tunneln verwendet, die sowohl IPv4 als auch IPv6 unterstützen
Link-local	Präfix FE80::/10 Wird automatisch jeder IPv6-fähigen Schnittstelle zugewiesen Analog zu 169.254.0.0/16 in IPv4 Nicht routbar Sie sind nur im Bereich einer Schnittstelle gültig Wird für die Nachbarerkennung und die zustandslose Autokonfiguration verwendet
Bekannte Multicast-Adressen	Alle bekannten Multicast-Adressen beginnen mit dem Präfix ff00::/12 Sie haben eine ähnliche Funktion wie 224.0.0.0/24 in IPv4
Solicited-Node-Multicast	Jede IPv6-Unicast-Adresse hat eine entsprechende Solicited-Node-Multicast-Adresse Die Struktur besteht aus dem festen Präfix FF02::1:FF00:0/104 und den letzten 24 Bit der entsprechenden IPv6-Adresse Diese speziellen Multicast-Gruppen werden für die Adressauflösung, Nachbarerkennung und Duplikaterkennung verwendet

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

Anhang

Dokumentation

RFC

RFC	Titel
0000	Beschreibung