Was ist IPv6?

Was ist IPv6?

IPv6 ist auch unter der Bezeichnung IPng (Internetworking Protocol, next generation) bekannt. Die Zahl der Internetnutzer steigt von Tag zu Tag, und die Dienste, die diesen Nutzern angeboten werden, nehmen ebenfalls zu. Um eine so große Anzahl von Hosts unterzubringen, wird eine große Anzahl von Adressen benötigt. Das Internet überträgt nicht nur Textdaten. Es ermöglicht uns auch die Übertragung von Audio- und Videodaten. Für diese Daten ist eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erforderlich. Das Internet-Protokoll Version 6 (IPv6) wurde entwickelt, um die Unzulänglichkeiten von IPv4 zu überwinden.

Das Problem der Adressenknappheit, die mangelnde Eignung für die Übertragung von Audio- und Videodaten in Echtzeit sowie die Verschlüsselung und Authentifizierung von Daten für einige Anwendungen waren die Gründe für die Entwicklung von IPv6. Das Internetprotokoll Version 6 wurde für die künftigen Anforderungen des Internets entwickelt. IPv6 hat folgende neue Funktionen, um das Netz für die nächste Generation des Internets fit zu machen.

  • Die IPv6-Adresse ist 128 Bit lang. Das ist weit mehr als die 32 Bit langen Adressen, die bei IPv4 verwendet werden. Damit stehen 296 eindeutige Adressen mehr zur Verfügung.
  • Der IPv6-Header hat ein separates Optionsfeld. Dies beschleunigt das Routing, da die Optionen in den meisten Fällen nicht benötigt werden.
  • Mehrere neue Optionen wurden der Optionsliste hinzugefügt.
  • Um dem Echtzeitverkehr gerecht zu werden, verwendet IPv6 das Feld Flow Label anstelle des Feldes Type of Service von IPv4. Mit diesem Feld kann ein Benutzer die Art des Dienstes, der dem Datagramm zugewiesen werden soll, anfordern.

Aufbau von IPv6

Hexadezimale Doppelpunkt-Schreibweise

  • Eine IPv6-Adresse besteht aus 16 Bytes (Oktetten).
  • Somit ist eine IPv6-Adresse 128 Bit lang.
  • Sie verwendet die hexadezimale Doppelpunktschreibweise.
  • In dieser Notation werden 128 Bits in acht Abschnitte unterteilt. Jeder Abschnitt ist 2 Byte lang.
  • Zwei Bytes in hexadezimaler Schreibweise erfordern vier hexadezimale Ziffern. Die Adresse besteht also aus 32 hexadezimalen Ziffern, wobei alle vier Ziffern durch einen Doppelpunkt getrennt sind.

Abkürzung

  • Wir können die IP-Adresse auch in abgekürzter Form schreiben.
    IPv6-Adresse in binärer und hexadezimaler Doppelpunktschreibweise
  • Dazu werden die führenden Nullen eines Abschnitts (vier Ziffern zwischen zwei Doppelpunkten) weggelassen.
  • In einer solchen Form kann nur die führende Null weggelassen werden, nicht aber die nachfolgenden Nullen.
  • Mit dieser Form der Abkürzung kann 0074 als 74, 000F als F und 000 als 0 geschrieben werden. 3210 kann nicht abgekürzt werden.
  • Weitere Abkürzungen sind auch möglich, wenn es aufeinanderfolgende Abschnitte gibt, die nur aus Nullen bestehen. Bei diesem Schema können die Nullen ganz entfernt und durch einen doppelten Doppelpunkt ersetzt werden.
  • Diese Art der Abkürzung ist nur einmal pro Adresse erlaubt. Wenn es zwei Nullen gibt, kann nur eine davon abgekürzt werden.

Adressraum

  • Der Adressraum von IPv6 ist im Vergleich zu IPv4 viel größer.
  • In IPv6 sind 2128 Adressen verfügbar.
  • Die IPv6-Adresse ist in mehrere Kategorien unterteilt.
  • Die Kategorie der Adresse kann anhand der wenigen Bits ganz links in der Adresse bestimmt werden. Diese Bits ganz links, die die Kategorie der Adresse bestimmen, werden als Typ-Präfix bezeichnet.
  • Das Typ-Präfix ist in seiner Länge variabel und so gestaltet, dass kein Code mit dem ersten Teil eines anderen Codes identisch ist.
  • Die folgende Tabelle zeigt das Präfix für jeden Adresstyp. Die dritte Spalte zeigt den Anteil jedes Adresstyps im Verhältnis zum gesamten Adressraum.

Format der Pakete

  • Jedes IPv6-Paket besteht aus einem obligatorischen Basis-Header. Dieser Basis-Header besteht aus 40 - Auf den Basis-Header folgt das Payload-Feld.
  • Die Nutzlast besteht aus zwei Teilen: dem Erweiterungsheader und Daten aus einer höheren Schicht.
  • Die Verwendung des Erweiterungsheaders ist optional.
  • Der Erweiterungskopf und die Daten aus der oberen Schicht enthalten bis zu 65.536 Bytes an Informationen.
  • Der Basis-Header besteht aus 8 Feldern. Diese sind:
  1. Version: Dieses Vier-Bit-Feld gibt die Version des Internetprotokolls an, die bei IPv6 6 ist.
  2. Priority: Dieses Vier-Bit-Feld gibt die Prioritätsstufe des Pakets in Bezug auf die Verkehrsüberlastung an. Es gibt die Klasse des Verkehrs an, zu der das IP-Paket gehört.
  3. Flow Label: Dies ist ein 3-Byte-Feld (24 Bit). Es wird verwendet, um alle Pakete in einem individuellen Fluss zu identifizieren. Ein Fluss wird durch eine Kombination aus Quelladresse, Zieladresse und einem Flow Label ungleich Null eindeutig identifiziert. Somit wird allen Paketen, die Teil desselben Flusses sind, von der Quelle das gleiche Label zugewiesen.
  4. Payload length: Dieses 2-Byte-Feld gibt die Anzahl der Oktette an, die in der Nutzlast enthalten sind.
  5. Next header: Der nächste Header ist ein 8-Bit-Feld und beschreibt den Header, der auf den Basis-Header im Datagramm folgt. Der nächste Header kann ein Erweiterungsheader oder ein Header der oberen Schicht sein.
  6. HOP limit: Dieses 8-Bit-Feld hat die gleiche Funktion wie TTL in IPv4. In IPv6 wird es bei jedem Hop um eins dekrementiert.
  7. Source address: Dieses Feld besteht aus 16 Byte (128 Bit) und identifiziert die ursprüngliche Quelle des Datagramms.
  8. Destination address: Dieses 16-Byte-Feld (128 Bit) bestimmt das endgültige Ziel des Datagramms.
Format eines IPv6-Datagramms
Format eines IPv6-Datagramms

Vorteile von IPv6

Die verschiedenen Vorteile von IPv6 gegenüber IPv4 sind:

  1. Größerer Adressraum: Eine IPv6-Adresse ist 128 Bit lang im Vergleich zur 32-Bit-Adresse von IPv4. Das bedeutet eine enorme Vergrößerung des Adressraums um 296 Bit.
  2. Ermöglichung von Erweiterungen: IPv6 ist so konzipiert, dass eine Erweiterung des Protokolls möglich ist, wenn dies für neue Technologien oder Anwendungen erforderlich ist.
  3. Besseres Header-Format: IPv6 verwendet ein neues Header-Format, bei dem die Optionen vom Basis-Header getrennt sind und bei Bedarf zwischen dem Basis-Header und den Daten der oberen Schicht eingefügt werden.
  4. Neue Optionen: IPv6 verfügt über neue Optionen, die zusätzliche Funktionalitäten ermöglichen.
  5. Unterstützung für mehr Sicherheit: Die Verschlüsselungs- und Authentifizierungsoptionen in IPv6 sorgen für Vertraulichkeit und Integrität der Pakete.
  6. Unterstützung für die Ressourcenzuweisung: In IPv6 kann die Quelle mit Hilfe des Flow-Label-Feldes eine spezielle Behandlung des Pakets anfordern. Dieser Mechanismus kann verwendet werden, um Datenverkehr wie Echtzeit-Audio und -Video zu unterstützen.

Vergleich zwischen IPv4 und IPv6

Die Hauptunterschiede zwischen IPv4- und IPv6-Paketformaten sind die folgenden

  1. Das IPv6-Paketformat enthält kein Header-Längenfeld, da der IPv6-Base-Header eine feste Länge von 40 Byte hat. Der IPv4-Header ist in seiner Länge variabel, so dass ein Header-Längenfeld erforderlich ist.
  2. Das Header-Prüfsummenfeld ist in IPv6 nicht vorhanden. Folglich erfolgt keine Fehlererkennung im Header, die Prüfsumme wird von Protokollen der oberen Schicht bereitgestellt. Dadurch wird die Verarbeitungszeit eines IP-Pakets verkürzt.
  3. In IPv6 wird das Maximum-Hop-Feld verwendet, während in IPv4 das Time-to-Line-Feld (TTL) verwendet wird.
  4. In IPv6 wird die Größe der Nutzlast (ohne Header) angegeben, während in IPv4 das Feld Gesamtlänge verwendet wird, das die Gesamtgröße des IP-Pakets einschließlich Header angibt.
  5. Im Basis-Header von IPv6 gibt es kein Fragmentierungsfeld. Es wurde in den Erweiterungsheader verschoben.
  6. Das Identifikations-, das Flag- und das Offset-Feld werden in IPv6 aus dem Basis-Header entfernt. Sie werden in den Fragmentierungserweiterungs-Header aufgenommen.
  7. Das Optionsfeld wird in IPv6 unter den Erweiterungsheader verschoben.
  8. Die Größe der Quell- und Zieladressen beträgt in IPv6 128 Bit gegenüber 32 Bit in IPv4.
  9. Das Feld für den Diensttyp wird in IPv6 abgeschafft. Das Prioritäts- und das Flusskennzeichnungsfeld übernehmen zusammen die Funktion des Diensttypfeldes.