IPv6

IPv6 - Internetprotokoll Version 6

Beschreibung

Verfahren zur Übertragung von Daten in paketvermittelnden Rechnernetzen

insbesondere dem Internet
In diesen Netzen werden die Daten in Paketen versendet

Schichtenmodell

Steuerinformationen verschiedener Netzwerkprotokolle werden ineinander verschachtelt
um die eigentlichen Nutzdaten herum übertragen werden

Von der Internet Engineering Task Force (IETF) seit 1998 standardisiert

Früher auch Internet Protocol next Generation (IPnG) genannt

Protokoll der Vermittlungsschicht

im Rahmen der Internetprotokollfamilie
Schicht 3 des OSI-Modells
Über Teilnetze hinweg gültige 128-Bit-Adressierung der beteiligten Netzwerkelemente
- Rechner
- Router

Grundlagen

Aufgaben

Wozu dient IP (Internet Protokoll)?

OSI-Schichtenmodell

Systematisierung der Kommunikation im Internet

Aufgaben von IPv4 / IPv6

Protokoll der Netzwerkschicht
Transport von Daten
Wegefindung
Global eindeutige Adressierung

Datenfluss im DoD-Modell

Encapsulation

			HTTP-Nachricht
		TCP-Segment
	IP-Paket
Ethernet-Frame

ISO/OSI-Referenzmodell

Protokolle sind ineinander geschachtelt

eine Schicht n nimmt Dienste der Schicht n-1 in Anspruch
stellt der Schicht n+1 Dienste bereit

Encapsulation

OSI-Referenzmodell vs. DoD-Modell

Bestandteile eines Ethernet-Frames (OSI 2)

Teilnetze

Schicht 1 und 2 des OSI-Modells

Durch die virtuelle Adressierung mit IP können die Unterschiede verschiedener physikalischer Netze abstrahiert werden
- Protokollen, Adressen, ...
- administrative Gegebenheiten

Routing

Regelt unter Verwendung der IP-Adressen den Vorgang der Paketweiterleitung zwischen Teilnetzen (Routing)

Motivation

IPv6/Motivation - Gründe für ein neues Internet-Protokoll

Beschreibung

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

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

Neue Funktionen

IPv6/Funktionen

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

Anhang

Siehe auch

Sicherheit

Dokumentation

RFC

Man-Pages

Info-Pages

Links

Projekt

Weblinks