IPv6/Adressierung

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

• IPv6/Adress-Aufloesung
• IPv6/Adress-Typen
• IPv6/Adress/Typen
• IPv6/Adressbereiche
• IPv6/Adresse
• IPv6/Adresse/Eigenschaften
• IPv6/Adresse/Konfiguration
• IPv6/Adresse/Notation
• IPv6/Adressierung
• IPv6/Adressraum

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