IPv6 entschlüsselt – Grundlagen

Posted on Mai 25, 2010
Filed Under Prüfungstipps, Serien

In den ersten Teilen der Serie ging es um IPv4. Ab heute ist IPv6 dran.

Überblick IPv6

Die Funktion, durch die sich IPv6 am stärksten hervorhebt, ist die Verwendung deutlich umfangreicherer Adressen. Die Größe einer Adresse in IPv6 beträgt 128 Bits und ist somit viermal so groß wie eine Adresse in IPv4. Ein 32-Bit-Adressbereich ermöglicht 2^32 oder 4.294.967.296 Adressen. Ein 128-Bit-Adressbereich ermöglicht 2^128 oder 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (3,4 x 10^38) Adressen.

Ende der 70er Jahre, als der IPv4-Adressbereich entworfen wurde, war die völlige Ausnutzung seiner Kapazität undenkbar. Aufgrund technologischer Änderungen und einer Zuweisungspraktik, bei der die explosionsartige Zunahme der Hosts im Internet nicht erwartet wurde, wurde der IPv4-Adressbereich so weit ausgenutzt, dass spätestens 1992 klar wurde, dass nach einer Ersatzlösung gesucht werden musste.

Bei IPv6 fällt es noch schwerer, sich ein völlige Ausnutzung des IPv6-Adressbereichs vorzustellen. Diese Zahl lässt sich durch die Tatsache, dass ein 128-Bit-Adressbereich 655.570.793.348.866.943.898.599 (6,5 x 10^23) Adressen für jeden Quadratmeter Fläche weltweit bereitstellt, in Relation setzen.

Doch wie werden IPv6-Adressen vergeben?

An der obersten Stelle befindet sich die Internet Assigned Numbers Authority (IANA), eine Unterorganisation oder besser gesagt der operative Arm der Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN), einer mittlerweile selbständigen Organisation, die aber bis 30. September 2009 dem US-amerikanischen Handelsministerium unterstand. An nächster Stelle folgen die RIRs, regionale Internet Registraturen, welche Adressen für Gebiete in der Größe eines Erdteils vergeben. Diese wiederum vergeben Adressen an TLAs, den TopLevelAggregator-Registraturen. Die TLAs vergeben aus ihrem Bereich Adressen an die NLAs, das sind die NextLevelAggregator-Registraturen oder auch an Endeinrichtungen.

128 Bit lesbar gemacht.

Analog zu den IPv4-Adressen, deren 32 Bit noch relativ lesbar erscheinen und die doch der besseren Lesbarkeit wegen in eine Dezimalschreibweise umgewandelt und dargestellt werden, sind auch die 128 Bit einer IPv6-Adresse für den Menschen in eine lesbarere Version übersetzt. Hier werden die 128 Bit in 16-Bit-Blöcke unterteilt; dann wird jeder Block in eine vierstellige Hexadezimalzahl umgewandelt. Die Hexadezimalzahlen sind durch Doppelpunkte voneinander getrennt.

IPv6-Adresse im Binärformat …

0010000111011010000000001101001100000000000000000010111100111011 0000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010

… und in Blöcken zu jeweils 16 Bits unterteilt, …

0010000111011010 0000000011010011 0000000000000000 0010111100111011 0000001010101010 0000000011111111 1111111000101000 1001110001011010

… die dann jeweils in einen Hexadezimalwert konvertiert und durch Doppelpunkte voneinander getrennt werden …

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A

… und derart weiter bearbeitet werden, dass Vorlaufnullen pro Block unterdrückt werden; sollte jedoch ein Block nur aus Nullen bestehen, dann muss eine Null quasi als Erinnerungswert stehen bleiben

21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A

Einen Sonderfall gilt es noch zu betrachten. Stehen in mehreren aufeinander folgenden Blöcken ausschließlich Nullen in der hexadezimalen Schreibweise, so können diese Blöcke durch :: (Anmerkung: zwei Doppelpunkte ersetzt werden. Das ist allerdings pro IPv6-Adresse nur einmal erlaubt. Aus FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2

wird so FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2.

Wie können wir eine derartig verkürzte Darstellung wieder lesbar machen?

Zur Bestimmung der Anzahl der 0-Bits, die durch doppelte Doppelpunkte (::) wiedergegeben werden, zählen wir die Anzahl der Blöcke in der komprimierten Adresse (die doppelten Doppelpunkte zählen als ein Block) und ziehen diese Summe vom Wert 8 ab und multiplizieren das Ergebnis mit 16.

Bis dahin.

Rüdiger und Mario

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