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Meinels Web-Tutorial: IPv6 – Wie das Internet die Dinge findet

Mit dem neuen Internetstandard ist Sparsamkeit passé: Dank IPv6 gibt es Adressen in Hülle und Fülle, diese sind allerdings deutlich komplexer. So ist die Zahlenfolge aufgebaut.
Für das Internet der Dinge braucht es einen neuen InternetstandardLaden...

Mit dem neuen IPv6-Internetprotokollstandard ist die Zukunft des Internets angebrochen. Es wurden die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen, dass neue Anwendungen für die inzwischen allgegenwärtigen Bereiche »Internet der Dinge« (Internet of Things, IoT), interaktive Online-Kollaborationsmethoden, Virtual Reality und hochauflösende Multimediastreamings entwickelt und betrieben werden können. Ganz zentral dafür war die Ausweitung des IP-Adressraums: Es gibt jetzt mehr IP-Adressen als Sterne im Universum.

Beim IPv4-Standard arbeitet man mit Internetadressen der Länge 32 Bit. In der Regel stellt man sie dar als vier durch Punkte getrennte 8-Bit-Blöcke, die jeweils als dreistellige Dezimalzahl ausgedrückt werden, zum Beispiel 192.168.0.23. Bei IPv6 setzt man hingegen auf Adresslängen von 128 Bit. Sie sind aufgebaut aus je acht 16-Bit-Blöcken, die man im Hexadezimalsystem darstellt. Das bedeutet, dass die Bitblöcke nicht mehr allein aus den Ziffern 0 bis 9 bestehen, sondern zusätzlich auch die ersten sechs Buchstaben des Alphabets (a bis f) enthalten. Jeder dieser Blöcke ist genau vier Zeichen lang.

Obwohl sich die Länge der Adresse nur vervierfacht, explodiert der Adressraum geradezu. Er potenziert sich um ein Vielfaches, denn mit jedem zusätzlichen Bit verdoppelt sich der gesamte Adressraum, so dass bei einer 128-Bit-Adresslänge die Anzahl möglicher IP-Adressen auf eine gewaltige Zahl ansteigt: 3,4x1038. Es fällt schwer, in der realen Welt eine Entsprechung dazu zu finden. Vielleicht genügt es zu sagen, dass der neue Adressraum es jedem der sieben Milliarden Erdenbürger ermöglicht, mehrere Quadrilliarden Gegenstände ans Internet der Dinge anzuschließen.

Die 16-Bit-Blöcke werden durch einen Doppelpunkt voneinander getrennt. Um die Adressen möglichst einfach schreiben zu können, werden in den 16-Bit-Blöcken alle führenden Nullen weggelassen. Außerdem wird die längste Folge von 16-Bit-Blöcken, die nur aus Nullen besteht, einfach weggelassen. Das ist die so genannte Nullen-Kompression.

Folgendes Beispiel illustriert das. In ihrem Rohformat sähe eine Adresse wie folgt aus:

000E:0C64:0000:0000:0000:1342:0E3E:00FE

Zunächst werden alle führenden Nullen (fett markiert) weggelassen.

Aus 000E:0C64:0000:0000:0000:1342:0E3E:00FE
wird
E:C64:0000:0000:0000:1342:E3E:FE

Die vollständige Adresse lässt sich ganz einfach rekonstruieren: Überall dort, wo weniger als vier Zeichen stehen, müssen am Anfang Nullen ergänzt werden.

Des Weiteren komprimiert man die längste zusammenhängende Nullerfolge, wieder fett gedruckt.

Aus E:C64:0000:0000:0000:1342:E3E:FE
wird
E:C64::1342:E3E:FE

Hiermit kann sich die Länge einer IPv6-Adresse nochmals drastisch reduzieren. Das Weglassen der Nullerblöcke ist in der IPv6-Adresse als doppelter Doppelpunkt erkennbar. Und wieder ist es für den Computer einfach, die weggelassenen Nullerblöcke zu rekonstruieren, da ja klar ist, dass eine IPv6-Adresse aus acht (Hexadezimal-)Blöcken besteht. Übrig sind im Beispiel noch fünf Blöcke. Beim doppelten Doppelpunkt fehlen also genau drei Nullerblöcke. Das funktioniert allerdings nur, wenn Folgen von Nullerblöcken ausschließlich an einer einzigen Stelle in der Adresse weggelassen werden. Andernfalls wüsste man nicht, wie viele Nullerblöcke an den jeweiligen Stellen zu ergänzen sind.

Wie schon bei IPv4 sind IPv6-Adressen aus verschiedenen Komponenten aufgebaut. Was im Vorgänger Präfix und Suffix war, ist im neuen Protokollstandard das Präfix, die Subnet-ID und die Interface-ID.

Aufbau der IPv6-AdressenLaden...

Das Präfix beschreibt die Anbindung der IPv6-Adresse an den entsprechenden Internetserviceprovider oder die lokale Registry-Behörde. Die Subnet-ID gibt einen Hinweis auf die innere Beschaffenheit des privaten Netzwerks der entsprechenden Organisation, und die Interface-ID identifiziert den Nutzer. Sie ist im Grunde mit der Host-ID aus IPv4 vergleichbar.

Mit dem neuen IPv6-Standard steht ein Adressraum bereit, der keine Umwege und Workarounds wie Subnetting und Supernetting mehr nötigt macht. Das Gebot der Sparsamkeit, das man sich beim Umgang mit IPv4-Adressen auferlegte, ist passé. Für jeden Zweck, jede Erweiterung und Neuentwicklung stehen nun eineindeutige IP-Adressen zur Verfügung, um das Internet der Zukunft performanter, sicherer und nutzerfreundlicher zu machen.

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