Alles Wissenswerte zum Internet-Protokoll IPv6

Blog| 9. Januar 2024 | Lesezeit: 4 Minuten

Das Internet-Protokoll IPv6 wurde eingeführt, weil die Internetadressen langsam knapp wurden. Wir erklären, wie IPv6 aufgebaut ist, wo der Unterschied zu IPv4 liegt und was Sie sonst noch wissen sollten.

Das Internet-Protokoll IPv6 ist ein standardisiertes Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in Rechnernetzen, insbesondere dem Internet.

Zu den Anfangszeiten des Internets ging man davon aus, dass die etwa 4 Milliarden möglichen Adressen bei IPv4 ausreichen würden. Heute bei einer Weltbevölkerung über 8 Milliarden und dem Siegeszug des Internets mit stetig mehr Endgeräten wissen wir, dass IPv4 nicht ausreichen wird.

Zwar hat man schon früh Methoden eingeführt, um Adressen zu sparen. So bringt zum Beispiel NAT (Network Address Translation) sehr grosse Einsparungen.

Langfristig wird es jedoch einfach komplexere, längere Adressen brauchen. Mit dem Adressbereich von IPv6 liessen sich theoretisch jedem Quadratmillimeter der Erde Millionen von Adressen zuteilen.

Der Unterschied zwischen IPv6 und IPv4

IPv4 benutzt 32-Bit-Adressen, die üblicherweise als eine Gruppe von 4 dezimalen Nummern dargestellt werden. IPv6 geht viel weiter und verwendet grosszügige 128-Bit-Adressen, die hexadezimal dargestellt werden. Mit 128 Bit lassen sich deutlich mehr Adressen generieren als mit 32 Bit:

• Adressraum von IPv4: 32 Bit = 2³² Adressen ≈ 4,3 Milliarden Adressen 
• Adressraum von IPv6: 128 Bit = 2¹²⁸ Adressen ≈ 340 Sextillionen Adressen

Der Aufbau einer IPv6-Adresse

Die 128 Bit einer IPv6-Adresse sind in 8 Blöcke zu je 16 Bit aufgeteilt. In hexadezimaler Schreibweise lässt sich ein 16-Bit-Block mit 4 Ziffern bzw. Buchstaben notieren. Als Trennelement dient der Doppelpunkt.

Um die IPv6-Adresse handlicher zu gestalten, hat sich eine Kurzschreibweise etabliert, bei der Nullen innerhalb eines Blocks weggelassen werden können. Besteht ein Block ausschliesslich aus Nullen, muss die letzte Null erhalten bleiben. Einmal pro IPv6-Adresse darf man aufeinanderfolgende Null-Blöcke streichen.

Möchte man eine IPv6-Adresse direkt in einen Browser eingeben, verwendet man die URL-Notation. Diese lautet wie folgt: https://[2001:0db8:86a1:03d4::0680:123].

Netze und Präfixe bei IPv6

Praktisch stehen jedoch bei IPv6 weitaus weniger Adressen frei zur Verfügung, als das 128-Bit-Format vermuten lässt. Grund dafür ist, dass eine IP-Adresse aus zwei Teilen besteht, dem Network Prefix (Präfix oder Netz-ID) und dem Interface Identifier (Suffix).

Der Network Prefix kennzeichnet das Netz, Subnetz bzw. den Adressbereich. Der Interface Identifier kennzeichnet einen Host in diesem Netz. Er wird aus der 48-Bit-MAC-Adresse des Interfaces gebildet und dabei in eine 64-Bit-Adresse umgewandelt. Auf diese Weise ist das Interface unabhängig vom Network Prefix eindeutig identifizierbar.

Die von IPv4 bekannte Netzmaske bzw. Subnetzmaske fällt bei IPv6 ersatzlos weg. Um trotzdem eine Segmentierung und Aufteilung von Adressbereichen bzw. Subnetzen vornehmen zu können, wird die Präfixlänge definiert und mit einem "/" (Slash) an die eigentliche IPv6-Adresse angehängt. Der hierarchische Aufbau des Präfixes vereinfacht das Routing mit IPv6. Standardmässig ist "/64" die Präfixlänge. Wer eigene Netze betreiben möchte, der bekommt vom Provider ein kürzeres Präfix, meist /56 oder /48 und erhält damit mehr Adressraum.

Das bedeutet, dass jedes noch so kleine Netzwerk mindestens ein Subnetz von 64 Bit zugewiesen erhält. In diesem Subnetz können jeweils gigantische 2 hoch 64, also über 18 Trillionen Einzeladressen vergeben werden. Anwenderinnen und Anwender können sich den Einsatz von privaten IP-Adressen und Verfahren wie NAT also sparen. Der riesige Adressbereich von IPv6 macht das möglich. 

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Die Vorteile von IPv6

Auf den ersten Blick ist der grosse Vorteil von IPv6 die enorme Anzahl an möglichen Adressen.  Das Protokoll bietet jedoch noch viele weitere Vorteile, zum Beispiel:

• Sicherheitsfunktionen, die den Schutz von Netzwerken und Daten erleichtern
• effiziente Paketverarbeitung in Netzwerken
• Auto-Konfiguration von Netzwerkgeräten
• Möglichkeiten zur Priorisierung von Paketen (QoS, Quality of Service)

IPv4 und IPv6 gleichzeitig möglich

Alle modernen Betriebssysteme und Netzwerkgeräte können mit IPv6 und IPv4 gleichzeitig umgehen. Das nennt sich Dual Stack. Es ermöglicht eine Koexistenz der beiden Protokolle. Tatsächlich teilen die meisten Internetanbieter (inklusive iWay) ihren Kundinnen und Kunden IPv4- und IPv6-Adressen zu. Die Durchschnittsperson bemerkt also gar nicht, dass sie oder er bereits IPv6 verwendet.

Welche Probleme kann es mit IPv6 geben?

Da heutzutage alle aktuellen Geräte und Betriebssysteme über IPv6 und IPv4 verfügen, sollte IPv6 für Normalbenutzerinnen und -benutzer eigentlich kein Thema sein.

Manchmal kann es bei IPv6 jedoch zu Problem kommen, die sich zum Beispiel durch verzögertes Aufrufen von Websites oder unerwartet langsames und instabiles Internet zeigen können. Die Gründe dafür können mannigfaltig sein, von veralteten Geräten, über falsch konfigurierte Router bis zu Softwarefehlern im Netz des Internetanbieters oder der Ziel-Website. Als einfache Massnahme empfiehlt sich, IPv6 abzuschalten (im Router oder betroffenem Endgerät). Noch funktioniert IPv4 ja.

Wie lange gibt es IPv4 noch?

Kurz gesagt wird es IPv4 noch lange geben. IPv6 soll im Internet im Laufe der Zeit IPv4 eigentlich vollständig ablösen. Allerdings verläuft die Einführung von IPv6 bisher eher zögerlich. Zugriffe auf Google erfolgten Mitte November 2024 weltweit erst zu rund 46 % über IPv6.

Die letzten IPv4-Adressen auf globaler Ebene wurden bereits 2011 vergeben. Heute ist es jedoch immer noch möglich, IPv4-Adressen aus wenig genutzten Bereichen gegen viel Geld zu erwerben. Man kann also noch mit einer jahrelangen Koexistenz von IPv4 und IPv6 rechnen.

Henry Salzmann

Datenschutzverantwortlicher

Henry Salzmann ist CISO und seit 2018 bei iWay. Der diplomierte Elektroingenieur begeistert sich für WLAN, TV, Telefonie und Sicherheit. Seine Steckenpferde sind Smart Home, Amateurfunk und Making.