Was ist IPv6?

IPv6 oder Internet Protocol Version 6 ist der Nachfolger von IPv4, dem Netzwerkprotokoll, das die meisten aktuellen Internetnutzer verwenden. Ursprünglich 1998 vorgeschlagen, wird IPv6 seit den frühen 2000er Jahren von Entwicklern verwendet. Aber erst 2017 wurde es von der IETF ( Internet Engineering Task Force ) als eigentlicher Internetstandard ratifiziert .

Logischerweise gab es zwischen IPv4 und IPv6 ein IPv5. Version 5 sah jedoch nie eine Anpassung als Standard vor. Es wurde speziell zum Streamen von Videos entwickelt und ist als Stream-Protokoll oder ST bekannt. Wie IPv4 litt es jedoch unter sehr begrenzten verfügbaren Adressen. IPv4 und IPv5 verwenden 32-Bit-Adressierung. Während IPv6 aktualisiert wurde, um stattdessen 128-Bit-Adressen zu verwenden. Dies führte unter anderem dazu, dass IPv5 bei der Implementierung von Protokollen im Wesentlichen übersprungen wurde.

Warum IPv6?

Eine der Hauptbeschränkungen von IPv4 war die begrenzte Anzahl möglicher Adressen. Um dieses Problem umfassend zu lösen, verwendet IPv6 ein 128-Bit-Adressierungsschema im Vergleich zum 32-Bit-Adressierungsschema von IPv4. Die Beschränkung der Adressen im IPv6-Protokoll beträgt 2128. Oder 3,4 × 1038, wenn Sie die SI-Notation bevorzugen, im Vergleich zu 232 in IPv4. Während IPv4 „nur“ 4,3 Milliarden mögliche Adressen hat, genauer gesagt 4.294.967.296, bietet IPv6 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 mögliche Adressen. Das sind 340 Billionen Billionen Billionen. Dadurch wird das Problem der begrenzten Adressen so gut wie beseitigt.

Darüber hinaus bietet IPv6 weitere Verbesserungen – es erlaubt Multicasting als Basisspezifikation, während dies bei IPv4 eine optionale Funktion war. Multicasting ermöglicht die Übertragung eines Datenpakets an mehrere Ziele auf einmal, anstatt mehrere Operationen durchzuführen.

Weitere Verbesserungen sind die Handhabung umfangreicherer Datenpakete sowie vereinfachte Verarbeitungs- und Konfigurationsmöglichkeiten. Viele der Basisfunktionen, die IPv6 mit sich bringt, mussten für immer zusätzlich implementiert werden. Was zu einigen komplizierten Lösungen für relativ einfach zu behebende Probleme führte. Allerdings ist IPv6 nicht so einfach wie eine „bessere“ Version. Es bringt auch eine Reihe neuer Probleme mit sich, die IPv4 fehlte.

Herausforderungen und Umsetzung

Obwohl es sich um eine unerbittliche Verbesserung des IPv4-Protokolls in Bezug auf verfügbare Adressen und verschiedene andere Dinge handelt, verhindern einige Probleme, dass IPv6 ohne Weiteres implementiert wird. Ein großes Hindernis besteht darin, dass die beiden Protokolle nicht interoperabel sind und daher nicht direkt miteinander kommunizieren können. Es ist möglich, Computer mit beiden gleichzeitig in einer Konfiguration zu betreiben, die als Dual-Stack bezeichnet wird. Dual-Stack-Geräte sind heute der Standard. IPv6 darf jedoch nicht verwendet werden, wenn es nicht aktiv vom ISP unterstützt wird.

Eine Herausforderung war lange Zeit die fehlende Unterstützung von IPv6 in Middleboxen, also ISP-Routern und Internet-Backbone-Architekturen. Während Endbenutzergeräte und Server relativ regelmäßig aktualisiert werden und IPv6-Unterstützung ziemlich früh hatten, unterstützten viele Middleboxen dies nicht und torpedierten im Wesentlichen jeden Versuch, es zu verwenden. Die meisten ISPs unterstützen es jetzt aktiv, wobei einige die Mehrheit ihrer Kunden auf IPv6 haben.

Eine andere zu berücksichtigende Sache ist die Möglichkeit, frühere Designfehler zu wiederholen. Während IPv6 einen riesigen Adressraum bietet, ähnelt sein Implementierungsplan viel mehr der ursprünglichen Verwendung von IPv4. Anstelle des modernen CIDR-Designs, das die effiziente Nutzung des begrenzten IPv4-Adressraums optimiert. Anstatt den Bereich effizient zu nutzen, gibt es 264 Subnetze – jedes mit 264 möglichen Adressen.

Diese Designarchitektur mag auf den ersten Blick so aussehen, als wäre sie dazu verdammt, die Designänderungen von IPv4 zu wiederholen, um den Adressraumverbrauch zu vermeiden, bis Sie feststellen, dass 264 4 Milliarden Mal mehr Netzwerke sind als mögliche IPv4-Adressen. Jede mit 4 Milliarden Mal mehr möglichen Adressen, als es mögliche IPv4-Adressen gibt. Diese Entwurfsentscheidung wurde getroffen, um die Adresszuweisung und die Routenaggregation zu vereinfachen.

Der Tod einer „Firewall“

NAT war eine der Schlüsselfunktionen, die dazu beigetragen hat, die Erschöpfung von IPv4-Adressen so lange zu verhindern. NAT ermöglicht es einem Router, viele interne IP-Adressen in eine öffentliche IP-Adresse zu übersetzen, wodurch die Anzahl der von einem Netzwerk benötigten Adressen reduziert wird. Dies hatte den zusätzlichen Vorteil, dass es im Wesentlichen als Firewall fungierte. Da unerwartet eingehende Kommunikation nicht auf einen internen Host übersetzt werden konnte und verworfen wurde.

Bei der enormen Fülle an Adressen in IPv6 besteht keine Notwendigkeit mehr, aktiv Adressraum zu sparen. Daher besteht die Absicht des Designs darin, zum End-to-End-Konzept zurückzukehren, bei dem beide Geräte direkt kommunizieren, anstatt dass ein oder mehrere NAT-Systeme Adressen übersetzen. Das bedeutet, dass jedes Gerät seine öffentliche IPv6-Adresse hat und die Nutzung von NAT generell nicht vorgesehen ist.

Dies schneidet den Schutz des Firewall-Effekts ab, den NAT bietet; Einige Netzwerke haben sich möglicherweise auf die Firewall-Funktionalität verlassen. Dies bedeutet, dass externe Geräte im Internet, die möglicherweise von Hackern kontrolliert werden, ohne eine tatsächlich implementierte Firewall versuchen können, sich direkt mit der öffentlichen IP-Adresse eines internen Geräts zu verbinden.

Abschluss

IPv6 ist der Nachfolger des langjährigen IPv4-Adressierungsschemas des Internets. IPv4 musste ersetzt werden, da sein begrenzter Adressraum gefährdet war und nun erschöpft ist. IPv6 bietet einen riesigen Adressraum, der sicherstellt, dass die Erschöpfung des Adressraums für lange Zeit kein Problem darstellt.

Die Einführung von IPv6 hat lange gedauert, nicht unterstützt durch die mangelnde Interoperabilität mit IPv4 und viele Jahre lang die fehlende IPv6-Unterstützung auf vielen zwischengeschalteten Netzwerkgeräten. Trotzdem ist die Unterstützung jetzt fast universell, obwohl der Prozentsatz des Datenverkehrs, der IPv6 verwendet, immer noch deutlich unter dem IPv4-Datenverkehr liegt.