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So wird IPv6 die nächste Internetgeneration prägen

Als das Internet in den 80er Jahren als universitäres Projekt entstand, waren 4,3 Milliarden IP-Adressen ausreichend. Heute ist ein neues Protokoll erforderlich, um sieben Milliarden Menschen weltweit miteinander zu vernetzen.


InterNetX blog IPv6 definition

Das Internet ist ein Netzwerk, das über präzise und weltweit anerkannte Protokolle betrieben wird. Diese legen die Zahlenkombinationen fest, mit denen die Kommunikation zwischen den Geräten hergestellt und der Datenaustausch ermöglicht wird. Das Internetprotokoll (IP) ist wahrscheinlich eines der wichtigsten und bekanntesten, da es für die Identifikation der Netzwerkschnittstelle und die Adressierung des Standorts zuständig ist.

Als das Internet in den 80er Jahren in den Kinderschuhen steckte, hätte niemand mit einem solch dramatischen Anstieg der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie mit Entwicklungen wie dem Internet der Dinge (IoT) gerechnet. Durch das rasante Wachstum der „Internetbevölkerung“ und die immer stärkere Verbreitung von Client-Geräten, die mobil mit dem Internet verbunden sind, ist die Nachfrage nach IP-Adressen dramatisch gestiegen.

Heute gibt es zwei Versionen des Internet-Protokolls: IPv4 (die „klassische“ Version), die aktuell in Gebrauch ist, und IPv6. Letztere wird mehr Raum für zusätzliche Adressen bieten, wodurch das Internet auch in Zukunft sein exponentielles Wachstum fortsetzen kann. Wir werden uns mit den folgenden Fragen beschäftigen: Was ist IPv6? Was sind die Vorteile und die Hauptunterschiede zu seinem Vorgänger? Wird sich im DNS etwas ändern? Lasst es uns herausfinden.

Wie funktioniert eine IP-Adresse?

Eine Internet-Protokoll-Adresse ist eine numerische Zeichenfolge, die einem bestimmten Gerät zugeordnet ist. Jedes Gerät, das Zugang zum Netz anfordert, erhält unmittelbar eine eindeutige Adresse für den Zugriff auf das weltweite Netz. Zwei IP-Adressen können überall auf der Welt miteinander kommunizieren und sich gegenseitig Datenpakete zuschicken.

Wozu brauchen wir IP-Adressen?

Wir sind daran gewöhnt, mit Domainnamen wie www.example.com im Internet zu surfen. Dies ist dem Domain Name System (DNS) zu verdanken, das diese Buchstaben in numerische Zeichenfolgen übersetzt, also in die Adressen, an die Daten gesendet oder von denen Daten abgerufen werden. Unser gesamtes Handeln im Internet setzt eine IP-Adresse voraus: angefangen vom Besuch einer Website über das Versenden einer E-Mail bis hin zur Teilnahme an einem Videoanruf. Ohne dieses Protokoll müssten wir Daten von Gerät zu Gerät kopieren und dabei Speichermedien wie CDs, DVDs oder Festplatten verwenden. Mit anderen Worten: IP-Adressen machen das Internet und damit die digitale Kommunikation erst möglich!

Das Internet-Protokoll wurde von der IETF entwickelt. Daneben gibt es noch viele andere Organisationen, die sich mit der Entwicklung von Standards und Protokollen für das Internet befassen. Erfahren Sie in unserem Artikel, wer diese Organisationen sind.

Die Zuweisung von IP-Adressen

Geräte, die mit dem Netz verbunden sind, werden über IP-Adressen identifiziert. Wenn Sie mit Ihrem Gerät auf ein lokales Netz zugreifen möchten, benötigen Sie eine Adresse mit lokalem Bezug, und zwar eine so genannte private Adresse. Wenn Sie jedoch auf globale Netze zugreifen wollen, ist eine eindeutige Adresse erforderlich, die von Ihrem Internetdienstanbieter zugewiesen wird.

Die IP-Adressen werden von der ICANN weltweit in einem hierarchischen System an die fünf regionalen Internet-Register (RIRs) verteilt. Diese vergeben dann kleinere IP-Adressblöcke an Internetdienstanbieter und andere Netzbetreiber und weisen sie den einzelnen Geräten zu, die einen Internetzugang anfordern.

Die Zuweisung kann folgendermaßen erfolgen:

  • Dynamisch: die IP-Adresse ändert sich bei jeder Verbindung
  • Statisch: die IP-Adresse ist bei jeder erneuten Verbindung mit dem Netz immer gleich

Die Überlastung von IPv4 hat eine neue Lösung hervorgebracht

Am 3. Februar 2011 hat die IANA, ein Gremium innerhalb der ICANN, das die internationalen IP-Adressen verteilt, die letzten verfügbaren IPv4-Blöcke an die fünf globalen Organisationen, die für die Zuweisung in den jeweiligen geografischen Regionen zuständig sind, vergeben. Das Auslastungsproblem von IPv4 führte zur Entstehung einer neuen Version des Internetprotokolls mit der Bezeichnung IPv6 (Internet Protocol Version 6). Die heute verfügbare Zahl der eindeutigen IPv6-Adressen entspricht einer Zahl gefolgt von 38 Nullen. Sie ist zwar nicht unendlich, wird aber mehr als ausreichen, um die steigende Nachfrage zu decken. Der Übergang ist bereits schrittweise im Gange. Im Jahr 2025 wird IPv4 eingestellt. In der Zwischenzeit sollten alle Infrastrukturen die notwendigen Anpassungen vornehmen. Der Grund dafür ist, dass IPv4 und IPv6 nicht miteinander kompatibel sind. Beide Hosts können auf Protokollebene nicht miteinander kommunizieren, sofern nicht ein Übergangsmechanismus gemäß RFC 4213 wie NAT64, DNS64, ISATAP oder 464XLAT zum Einsatz kommt.

Wie sieht es mit IPv5 aus, fragen Sie sich vielleicht? IPv5 wurde als Versuchsprotokoll entwickelt, kam jedoch nie zum Einsatz. Einige seiner Konzepte wurden allerdings für andere Protokolle verwendet.

Das bisherige Internetprotokoll IPv4

IPv4 wurde 1981 in RFC 791 festgelegt. Es ermöglicht 23-Bit-Adressen, die aus einer Folge von vier Zahlen zwischen 0 und 255 bestehen und durch Punkte getrennt sind. Eine IPv4-Adresse sieht wie folgt aus:

In den vergangenen Jahrzehnten konnten über 4,3 Milliarden Adressen vergeben werden. Von diesen 4,3 Milliarden Adressen sind nur 3,7 Milliarden für gewöhnliche Geräte verwendbar. Die übrigen Adressen werden für spezifische Funktionen wie Multicasting, Loopback oder Wildcard-Adressen eingesetzt. Trotz dieser großen Zahl reicht die Anzahl nicht mehr aus, um dem exponentiellen Anstieg der am Netz angeschlossenen Geräte nachzukommen. Bevor der IPv4-Adresspool vollständig erschöpft ist, müssen alle Internetanbieter auf IPv6 umrüsten.

IPv6 zur Unterstützung des wachsenden Internet-Netzes

1996 wurde IPv6 standardisiert, in RFC 8200 definiert und am 6. Juni 2012 in einer weltweiten Kampagne offiziell eingeführt. Das primäre Ziel bestand darin, die Anzahl der IP-Adressen erheblich zu erhöhen. Das Internetprotokoll Version 6 unterstützt 128-Bit-Adressen und ermöglicht etwa 340 Milliarden IP-Adressen. Diese gewaltige Zahl wird das massive Wachstum des Netzes ermöglichen und die Überlastung der IPv4-Adressen lösen.

Die Struktur von IPv6

Eine IPv6-Adresse bietet ein strukturierteres und längeres Format, das in acht Gruppen von vier hexadezimalen Ziffern mit je 16 Bits unterteilt ist, die wiederum durch Doppelpunkte voneinander getrennt sind. Der nutzbare Zahlenbereich reicht von 0 bis 9, und die verfügbaren Buchstaben sind a, b, c, d, e, f, g und h. Hierzu ein Beispiel:

Die ersten 49 Bits identifizieren das Netz, während die darauf folgenden 16 Bits für den Host stehen. Die letzten 64 Bits werden von der MAC-Adresse (Media Access Control) zugewiesen.

Im Gegensatz zu IPv4 ist das Format einer IPv6-Adresse nicht vorgegeben, sondern kann durch Beachtung einiger Grundregeln vereinfacht werden. Wenn Sie zum Beispiel zwei Doppelpunkte nebeneinander in einer IPv6-Adresse sehen, bedeutet dies, dass dazwischen nur Nullen stehen. Die abgekürzte Adresse 400db:0667::88 lässt sich beispielsweise auf die vollständige Länge 400db:0667:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0088 erweitern.

Die wichtigsten Änderungen bei IPv6

Die neue Version des Internet-Protokolls (IP), dem Nachfolger von IP Version 4 (IPv4), bringt wichtige Änderungen mit sich: vor allem die neue Adresslänge ist hier hervorzuheben. Ferner wurden die Klassen abgeschafft, wodurch eine größere Flexibilität und Effizienz bei der Zuweisung von IPs möglich ist. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Möglichkeit der automatischen Konfiguration bestimmter Parameter wie des Gateways. Ein IPv6-Host kann sich automatisch konfigurieren, wenn er mit einem IPv6-Netz verbunden ist, und zwar über das Neighbor Discovery Protocol (NDP), ein Protokoll, das zur automatischen Konfiguration von Knotenadressen im Internet verwendet wird. IPv6 führt auch den Anycast-Adressierungsmodus ein und unterstützt von Haus aus QoS (Quality of Service).

Wie in dem von der IETF veröffentlichten RFC 8200 dargelegt, fallen die wesentlichen Entwicklungen von IPv6 in diese Kategorien:

1) Mehr verfügbare IP-Adressen
IPv6 erhöht die Größe der IP-Adressen von 32 Bit auf 128 Bit. Diese Änderung ermöglicht mehr Ebenen der Adressierungshierarchie, eine wesentlich größere Anzahl von adressierbaren Knoten und eine einfachere Autokonfiguration von Adressen. Die Skalierbarkeit des Multicast-Routings wurde verbessert, und ein neuer Adresstyp, die so genannte „Anycast-Adresse“, wird nun dazu verwendet, ein Paket an einen beliebigen Knoten in einer Knotengruppe zu senden.

2) Einfacheres Header-Format
Einige IPv4-Header-Felder wurden weggelassen oder optional gehalten, um die Kosten für die Paketverarbeitung zu senken und die Bandbreitenkosten des IPv6-Headers zu reduzieren.

3) Besserer Support für Erweiterungen und Optionen
Die geänderten IP-Header-Optionen machen die Weiterleitung effizienter und ermöglichen gleichzeitig mehr Flexibilität bei der Einführung neuer Optionen.

4) Möglichkeit der Kennzeichnung des Flow Labels.
Es gibt jetzt eine neue Funktion für das Labeling: Das 20-Bit-Flow-Label-Feld im IPv6-Header wird von einem Knoten zur Kennzeichnung von Paketen eines Flows verwendet. Gemäß RFC 6437 ermöglicht diese neue Funktion eine effiziente Klassifizierung von IPv6-Flows ausschließlich auf Grundlage von IPv6-Hauptheader-Feldern an festen Positionen.

5) Neue Erweiterungen für Authentifizierung und Datenschutz
Neue Funktionen ermöglichen eine bessere Authentifizierung, Datenintegrität und Datenvertraulichkeit (optional).

Was wird sich durch IPv6 im DNS ändern?

Dank des DNS kann man im Internet mit einem anwenderfreundlichen Domain-Namen anstelle einer langen numerischen IP-Adresse surfen. In den Anfangszeiten des Internets war IPv4 unerlässlich, um den Benutzern anstelle von 12-stelligen IP-Adressen eine einfache Nutzung zu ermöglichen. Angesichts des neuen IPv6-Protokolls kommt dem DNS eine noch wichtigere Rolle zu, da die Ziffernfolge viel länger und komplexer wird.

Bei dem Wechsel wird das DNS die Schnittstelle zwischen den beiden Protokollen bilden. Die für die Annahme der Hostnamen und deren Zuordnung zur richtigen IP-Adresse zuständige Komponente ist der DNS-Resolver. Die AAAA-Ressourceneinträge enthalten die IPv6-Adressinformationen. Für die umgekehrte DNS-Auflösung hat die IETF die Domain ip6.arpa belegt. Das Dokument RFC 3596 beschreibt die im DNS vorgenommenen Änderungen, um Hosts mit IPv6 zu unterstützen.

Fast alle DNS-Server können inzwischen DNS-Einträge für IPv6-Adressen veröffentlichen oder bearbeiten. Für Domain-Inhaber und -Nutzer bleibt alles beim Alten, und es gibt keinen Grund zur Sorge. Wenn Sie sicherstellen wollen, dass Ihre Domain ohne Probleme aufgelöst wird, können Sie die IPv4-Adresse manuell im A-Eintrag und die IPv6-Adresse im AAAA-Eintrag zuweisen. Fast alle DNS-Server eignen sich mittlerweile dazu, DNS-Einträge, die sich auf IPv6-Adressen beziehen, zu veröffentlichen oder zu bearbeiten.

DNSCrypt ist ein Netzwerkprotokoll, das zusammen mit DNSSEC zur Authentifizierung des DNS-Datenverkehrs dient. In unserem Artikel erfahren Sie, was es ist, wie es funktioniert und wofür es verwendet wird.

Die Umstellung wird Provider und die gesamte Internet-Branche sowohl auf der Hardware- als auch auf der Software-Ebene dazu veranlassen, dieses neue Protokoll zu nutzen. InterNetX ist bei allen Internet-Standards immer auf dem neusten Stand und bietet Ihnen mit unserer All-in-one-Plattform AutoDNS eine einfache, strukturierte und vor allem sichere Verwaltung Ihrer Domains.

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