Einleitung
Im digitalen Zeitalter bildet das Internet Protocol (IP) das Rückgrat der weltweiten Kommunikation. Der Wechsel von IPv4 zu IPv6 ist notwendig, da der Adressraum von IPv4 längst nicht mehr ausreicht. In diesem Beitrag erhältst du einen umfassenden Überblick über:
- die technischen und praktischen Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6
- Vor- und Nachteile beider Protokollversionen
- Subnetting in IPv6, mit Beispielen und Rechenaufgaben
- praxisnahe Übungen inkl. Lösungen für ein solides Verständnis
Inhalt:
1. Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6
| Merkmal | IPv4 | IPv6 |
| Adresslänge | 32 Bit | 128 Bit |
| Adressanzahl | ca. 4,3 Milliarden | 340 Sextillionen (2^128) |
| Notation | Dezimal (z. B. 192.168.0.1) | Hexadezimal (z. B. 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334) |
| Adressvergabe | manuell / DHCP | automatisch mit SLAAC |
| Headergröße | kleiner, einfacher | größer, komplexer |
| Sicherheit | optional (IPsec) | integriert |
2. Vorteile & Nachteile
2.1. IPv4 Vor- und Nachteile
IPv4 Vorteile
- Weltweit etabliert und verbreitet
- Einfach zu lesen und konfigurieren
- Kompatibilität mit älteren Systemen
IPv4 Nachteile
- Begrenzter Adressraum
- Notwendigkeit von NAT
- Keine native Sicherheit
2.2. IPv6 Vor- und Nachteile
IPv6 Vorteile
- Gigantischer Adressraum
- Kein NAT erforderlich
- Schnellere Verarbeitung durch vereinfachte Header
- Integrierte Sicherheit (IPsec)
- Autokonfiguration durch SLAAC
IPv6 Nachteile
- Komplexere Darstellung
- Eingeschränkte Unterstützung älterer Systeme
- Höhere Einstiegshürde für Einsteiger
3. Einführung in IPv6-Subnetting
IPv6-Subnetting nutzt den großzügigen Adressraum effektiv, wobei die Subnetzbildung einfacher und strukturierter ist als bei IPv4.
Beispiel-Adresse: 2001:0db8:1234:abcd::/64
- Die ersten 64 Bit bilden das Netzwerkpräfix.
- Die verbleibenden 64 Bit sind dem Hostanteil (Interface Identifier) vorbehalten.
4. Übung 1: IPv6-Adresse analysieren
Gegeben: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Aufgaben:
- Wie viele Bits hat eine IPv6-Adresse?
- Wie viele mögliche Adressen bietet IPv6?
- Wie lautet die komprimierte Darstellung der Adresse?
Lösung
- Eine IPv6-Adresse hat 128 Bits.
Sie besteht aus 8 Blöcken, jeweils mit 4 Hexadezimalzeichen (je 16 Bit):
8 × 16 = 128 Bit - Wie viele mögliche Adressen bietet IPv6?
IPv6 bietet 2¹²⁸ Adressen, das entspricht:
≈ 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
Das ist über 340 Sextillionen Adressen, also genug für jeden Sandkorn auf der Erde. - Wie lautet die komprimierte Darstellung der Adresse?
Gegeben:2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Komprimierungsschritte:
Führende Nullen in jedem Block dürfen weggelassen werden:2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334
Mehrere aufeinanderfolgende Nullblöcke (:0:0:) dürfen einmalig durch::ersetzt werden:
Komprimierte Darstellung:2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
5. Übung 2: IPv6-Subnetting
Gegeben: Präfix 2001:0db8:abcd::/48. Du sollst 256 Subnetze erstellen.
Frage: Welches neue Präfix benötigst du und wie viele Bits müssen ergänzt werden?
Lösung
- Du brauchst 256 Subnetze. 256 = 2⁸ → 8 zusätzliche Bits werden benötigt.
- Ausgangspräfix: /48
- 8 zusätzliche Bits: /48 + 8 = /56
Neues Präfix: /56
Erklärung:
Mit einem /56-Präfix bekommst du:
- 2⁸ = 256 Subnetze,
- jedes davon hat einen eigenen /64-Block, wie im IPv6-Standard üblich für Subnetze.
6. Übung 3: IPv6-Subnetzbereiche berechnen
Gegeben: Subnetz 2001:db8:abcd:1000::/60
Aufgaben:
- Wie viele /64-Subnetze enthält dieses Präfix?
- Wie lautet der erste und der letzte mögliche Bereich?
Lösung
Gegeben: Subnetz: 2001:db8:abcd:1000::/60
1. Wie viele /64-Subnetze enthält dieses Präfix?
- Von /60 zu /64 sind es 4 Bits Differenz (64 – 60 = 4).
- 2⁴ = 16 Subnetze
- Antwort: 16 mögliche /64-Subnetze
2. Wie lautet der erste und der letzte mögliche Bereich?
- Gegeben:
2001:db8:abcd:1000::/60 - Der relevante Bereich für die 16 Subnetze liegt im vierten Block (das ist das 64-Bit-Netzwerksegment).
Der Bereich im 4. Block (1000 in hexadezimal) reicht bis 100F:
Erster Bereich:
2001:db8:abcd:1000::/64
Letzter Bereich:
2001:db8:abcd:100f::/64
Erklärung:
- +15 (0xF) =
100F
→ 16 aufeinanderfolgende Subnetze von1000bis100F
- Hexadezimal
1000= 0001 0000 0000 0000 (binär)
Fazit
IPv6 ist essenziell für die Zukunft des Internets. Für Fachinformatiker und IT-Einsteiger ist das Verständnis der Unterschiede zu IPv4 sowie des IPv6-Subnettings grundlegend. Mit den bereitgestellten Aufgaben kannst du dein Wissen gezielt vertiefen.
