IPv6 (Internet Protocol Version 6)

Überblick

IPv6 ist der Nachfolger von IPv4 und wurde eingeführt, um die Erschöpfung des 32-Bit-Adressraums von IPv4 zu überwinden. Eine IPv6-Adresse ist 128 Bit lang, was 2¹²⁸ (etwa 3,4 x 10³⁸) mögliche Adressen ergibt.

Die Adresse wird als 8 Gruppen zu je 16 Bit geschrieben (oft Hextets oder Gruppen genannt), jeweils durch 4 Hexadezimalziffern dargestellt und durch Doppelpunkte (:) getrennt.

2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

• 8 Gruppen x 16 Bit = 128 Bit
• Hexadezimalziffern unterscheiden nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung (ff00 entspricht FF00); Aber Kleinschreibung ist die empfohlene kanonische Form

Adressaufbau

Eine typische IPv6-Unicast-Adresse wird in zwei Hälften zu je 64 Bit aufgeteilt:

Teil	Länge	Zweck
Netzwerkpräfix	64 Bit	Identifiziert das Netzwerk (Routing-Präfix + Subnetz-ID).
Interface-ID	64 Bit	Identifiziert die einzelne Schnittstelle innerhalb des Netzwerks.

Die Präfixlänge wird in CIDR-Notation angegeben, z.B. 2001:db8:abcd:1234::/64. Ein /64 ist die Standardgröße für ein einzelnes Subnetz.

Kürzen (Komprimierung)

Zwei Regeln erlauben es, eine IPv6-Adresse kompakter zu schreiben. Sie lassen sich auch kombinieren.

Regel 1: Führende Nullen entfernen

Innerhalb jeder Gruppe dürfen führende Nullen weggelassen werden. Pro Gruppe muss mindestens eine Ziffer erhalten bleiben.

2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329

Regel 2: Eine Folge von Nullgruppen zusammenfassen (::)

Eine einzelne zusammenhängende Folge aus einer oder mehreren reinen Nullgruppen darf durch einen doppelten Doppelpunkt :: ersetzt werden.

2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329
2001:db8::ff00:42:8329

Wichtig: :: darf in einer Adresse nur einmal vorkommen, da die Länge sonst mehrdeutig wäre. Existieren zwei gleich lange Nullfolgen, sollte die am weitesten links liegende komprimiert werden.

fe80:0:0:0:1:0:0:1   =>   fe80::1:0:0:1   (korrekt)
fe80:0:0:0:1:0:0:1   =>   fe80::1::1      (ungültig, zwei „::“)

Erweitern

Das Erweitern kehrt die Komprimierung um, um die vollständige 128-Bit-Form wiederherzustellen. Das ist für Vergleiche oder die manuelle Subnetzberechnung nützlich.

1. :: wiederherstellen – Die vorhandenen Gruppen zählen und so viele 0-Gruppen einfügen, bis insgesamt 8 Gruppen erreicht sind.
2. Jede Gruppe auffüllen – Führende Nullen ergänzen, bis jede Gruppe 4 Hexadezimalziffern hat.

2001:db8::ff00:42:8329

Schritt 1 (Nullgruppen wiederherstellen, 5 Gruppen vorhanden => 3 einfügen):
2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329

Schritt 2 (auf je 4 Ziffern auffüllen):
2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

Adresstypen

IPv6 kennt keinen Broadcast. Dessen Aufgabe übernimmt Multicast.

Typ	Bedeutung
Unicast	Eins-zu-eins. Identifiziert eine einzelne Schnittstelle; ein Paket wird genau an diese zugestellt.
Multicast	Eins-zu-viele. Zustellung an alle Schnittstellen, die der Multicast-Gruppe beigetreten sind.
Anycast	Eins-zu-nächstem. Von mehreren Schnittstellen geteilt; Zustellung an die topologisch nächste.

Scopes

Der Scope legt den Bereich des Netzwerks fest, in dem eine Adresse gültig und routbar ist. Die beiden wichtigsten Unicast-Scopes sind:

• Link-Local – Nur auf dem direkt angeschlossenen Link (einem Segment) gültig. Nicht geroutet. Wird auf jeder IPv6-Schnittstelle automatisch konfiguriert.
• Global – Weltweit eindeutig und über das Internet routbar, vergleichbar mit einer öffentlichen IPv4-Adresse.

Multicast-Adressen tragen ein explizites Scope-Feld (z.B. interface-local, link-local, site-local, global).

Zone-Index für Link-Local

Da Link-Local-Adressen (fe80::/10) über mehrere Schnittstellen hinweg nicht eindeutig sind, muss die ausgehende Schnittstelle über einen mit % angehängten Zone-Index angegeben werden.

ping fe80::1%eth0      # Linux (Schnittstellenname)
ping fe80::1%12        # Windows (Schnittstellenindex)

Wichtige Adressen

Adresse / Präfix	Name	Beschreibung
::/128	Unspecified	Nur Nullen. Wird als Quelladresse verwendet, bevor eine zugewiesen ist (ähnlich 0.0.0.0).
::1/128	Loopback	Der lokale Host, entspricht IPv4 127.0.0.1.
fe80::/10	Link-Local	Automatisch konfiguriert, nur auf dem lokalen Link gültig, nie geroutet.
fc00::/7	Unique Local (ULA)	Private Adressen für den internen Gebrauch, nicht im Internet geroutet (ähnlich RFC 1918).
2000::/3	Global Unicast	Öffentliche, weltweit routbare Adressen.
ff00::/8	Multicast	Alle Multicast-Adressen beginnen mit ff.
ff02::1	All Nodes (Link)	Multicast an jeden Knoten auf dem Link.
ff02::2	All Routers (Link)	Multicast an jeden Router auf dem Link.
2001:db8::/32	Documentation	Reserviert für Beispiele und Dokumentation, nie produktiv verwendet.

IPv6 vs. IPv4

Eigenschaft	IPv4	IPv6
Adresslänge	32 Bit	128 Bit
Notation	Dezimal, punktgetrennt	Hexadezimal, doppelpunktgetrennt
Broadcast	Ja	Nein (durch Multicast ersetzt)
Loopback	127.0.0.1	::1
Autokonfiguration	DHCP / APIPA	SLAAC + Link-Local