Warum IPv6 benötigt wurde

IPv4 bietet etwa 4,3 Milliarden Adressen (2^32). Als das Protokoll in den 1980er-Jahren entworfen wurde, schien das grenzenlos. Doch die große Zahl an Smartphones, Laptops und intelligenten Geräten verbrauchte diese Adressen.

In den 2010er-Jahren waren die freien Adressbereiche der regionalen Registries, die Adressen vergeben, erschöpft. Dadurch wurde der seit Langem geplante Umstieg auf IPv6 notwendig.

IPv6 verwendet 128-Bit-Adressen statt 32-Bit-Adressen. Das sind 2^128 Adressen – ungefähr 340 Undezillionen, eine Zahl mit 39 Stellen.

Der Vorrat ist so gewaltig, dass jedes Gerät auf der Erde unzählige Adressen haben könnte. Das zentrale IPv4-Problem, die Adressknappheit, verschwindet mit IPv6 einfach.

Um IPv4 zu entlasten, führten Netzwerke NAT (Network Address Translation) ein. Dadurch können sich viele private Geräte eine öffentliche Adresse teilen. NAT hat die Erschöpfung hinausgezögert, aber nicht gelöst.

NAT erschwert außerdem direkte Verbindungen zwischen Geräten und beeinträchtigt dadurch einige Anwendungen. Die Fülle an IPv6-Adressen ermöglicht jedem Gerät eine echte, weltweit eindeutige Adresse und verringert die Abhängigkeit von NAT.

Das frühe Internet ging von Ende-zu-Ende-Konnektivität aus: Jeder Host konnte jeden anderen direkt erreichen. NAT hat dieses Prinzip ausgehöhlt, indem es Geräte hinter gemeinsam genutzten Adressen verbarg.

IPv6 stellt die Ende-zu-Ende-Erreichbarkeit wieder her. Davon profitieren Peer-to-Peer-Apps, Sprach- und Videoanrufe sowie das Internet der Dinge, in dem viele Geräte direkt adressierbar sein müssen.

IPv6 hat außerdem den Paket-Header neu gestaltet. Selten verwendete Felder wurden entfernt und der Header auf eine feste Größe gebracht, wodurch Router ihn effizienter verarbeiten können.

IPv6 verzichtet außerdem auf Fragmentierung innerhalb von Routern und auf die Header-Prüfsumme und verlagert diese Aufgaben an andere Stellen. Dadurch ist die Weiterleitung im Vergleich zum komplexeren IPv4-Header schlanker.

IPv6-Geräte können ihre Adressen mithilfe von SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) selbst konfigurieren. Ein Router kündigt ein Netzwerkpräfix an, und das Gerät erstellt daraus selbstständig eine vollständige Adresse.

Dadurch wird in jedem Netzwerk weniger ein DHCP-Server benötigt, was die Einrichtung im Vergleich zur stärkeren Abhängigkeit von manueller oder DHCP-Adressierung bei IPv4 vereinfacht.

Sie können IPv4 nicht einfach erweitern – sein 32-Bit-Feld ist im Protokoll festgelegt und in unzähligen Systemen verankert. Für größere Adressen war daher eine vollständig neue Protokollversion erforderlich.

IPv6 wurde 1998 standardisiert (RFC 2460, später RFC 8200), damit das Internet über die feste Grenze von IPv4 hinaus wachsen konnte, ohne dessen Design zu verändern.

Da IPv4 und IPv6 nicht direkt kompatibel sind, dauert der Übergang bereits Jahrzehnte. Während dieser langen Migration betreiben Netzwerke beide Protokolle parallel – eine Strategie namens Dual-Stack.

Große Content-Anbieter und Mobilfunkanbieter übertragen inzwischen große Mengen an IPv6-Datenverkehr. Die Verbreitung nimmt weiter zu, da immer mehr Geräte und Anbieter IPv6 aktivieren.

IPv6 wurde mit Blick auf die Unterstützung von IPsec (Internet Protocol Security) für Verschlüsselung und Authentifizierung entwickelt und verbessert Funktionen wie die Mobilität.

IPsec ist zwar auch für IPv4 verfügbar, doch das größere und übersichtlichere Design von IPv6 erleichterte die natürliche Integration solcher Funktionen und unterstützt moderne Anforderungen an Sicherheit und Roaming.

Als Techniker werden Sie neben IPv4 zunehmend IPv6-Adressen sehen. Wenn Sie verstehen, warum es IPv6 gibt, können Sie sich an seine längeren und ungewohnter aussehenden Adressen gewöhnen, ohne durcheinanderzukommen.

In den nächsten Lektionen lernen Sie, diese Adressen zu lesen, zu verkürzen und zu klassifizieren, bis sie Ihnen ebenso vertraut sind wie die gepunktete Dezimalschreibweise von IPv4.

Im Kern gibt es IPv6, um die Adressknappheit zu beheben. Alles Weitere – übersichtlichere Header, Autokonfiguration und die wiederhergestellte Ende-zu-Ende-Erreichbarkeit – ergibt sich aus der Entscheidung, den Adressraum zu vergrößern.

Behalten Sie diese zentrale Motivation im Hinterkopf. Dann wirkt IPv6 nicht mehr einschüchternd, sondern ergibt Sinn.

Rufen Sie den entscheidenden Grund ab.

Sie haben gelernt, warum IPv6 notwendig war.

• IPv4 hat nur etwa 4,3 Milliarden (2^32) Adressen, die inzwischen aufgebraucht sind.
• IPv6 verwendet 128-Bit-Adressen (2^128) – praktisch unbegrenzt.
• NAT war eine Übergangslösung, die Ende-zu-Ende-Konnektivität beeinträchtigte.
• IPv6 bietet einen übersichtlicheren Header und die Autokonfiguration durch SLAAC.
• IPv4 und IPv6 bestehen während der langen Migration über Dual-Stack nebeneinander.