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Einführung in IPv6-Adressen

IPv6 verwendet ein 128-Bit-Adressierungsmodell im Vergleich zu den 32-Bit-Adressen, die für IPv4 verwendet werden. IPv6-Adressen sind nicht nur größer, sie unterscheiden sich von IPv4-Adressen auf verschiedene Weise:

  • Notation

  • Präfixe

  • Adresstypen

Diese Unterschiede geben der IPv6-Adressierung eine größere Simplizität und Skalierbarkeit als die IPv4-Adressierung.

IPv6-Notation

IPv6-Adressen sind 128 Bits lang (ausgedrückt als 32 Hexadezimalzahlen) und bestehen aus acht durch Doppelpunkt getrennten Abschnitten. Jeder Abschnitt enthält 2 Bytes, und jedes Byte wird als Hexadezimalzahl von 0 bis FF ausgedrückt.

Eine IPv6-Adresse sieht so aus:

2001:0db8:0000:0000:0000:0800:200c:7334

Indem Sie die führenden Nullen aus jedem Abschnitt weglassen oder zusammenhängende Abschnitte, die Nullen enthalten, durch einen Doppelpunkt ersetzen, können Sie die Beispieladresse wie folgt schreiben:

2001:db8:0:0:0:0:800:200c:7334 oder 2001:db8::800:200c:7334

Sie können das Doppelkolon-Trennzeichen nur einmal innerhalb einer einzelnen IPv6-Adresse verwenden. Sie können beispielsweise die IPv6-Adresse 2001:db8:0000:0000:ea34:0000:71ff:fe01 nicht als 2001:db8::ea34::71ff:fe0 ausdrücken.

IPv6-Präfixe

Ein IPv6-Adresspräfix stellt einen Block des Adressraums oder ein Netzwerk dar. Das Präfix ist eine Kombination aus einem IPv6-Präfix (Adresse) und einer Präfixlänge. Es nimmt das Formular ipv6-prefix/prefix-length.

IPv6-Adressen können in Präfixe unterschiedlicher Länge aufgeteilt werden. Die Präfixlänge ist ein Dezimalwert, der die Anzahl der linken Bits in der Adresse angibt, aus denen das Präfix besteht. Die Präfixlänge folgt einem Schrägstrich und identifiziert in den meisten Fällen den Teil der Adresse, der einem Unternehmen gehört. Alle verbleibenden Bits (bis zum rechtsten Bit) stellen einzelne Knoten oder Schnittstellen dar.

Beispielsweise hat 2001:db8:0000:0000:250:af:34ff:fe26/64 eine Präfixlänge von 64.

Die ersten 64 Bits dieser Adresse (2001:db8:0000:0000) sind das Präfix. Der Rest (250:af:34ff:fe26) identifizieren die Schnittstelle.

IPv6-Adresstypen

Es gibt drei Hauptkategorien von IPv6-Adressen:

  • Unicast– Für eine einzige Schnittstelle.

  • Multicast: Für eine Reihe von Schnittstellen auf demselben physischen Medium. Ein Paket wird an alle Schnittstellen gesendet, die der Adresse zugeordnet sind.

  • Anycast: Für eine Reihe von Schnittstellen auf verschiedenen physischen Medien. Ein Paket wird nur an eine der Schnittstellen gesendet, die mit dieser Adresse verbunden sind, nicht an alle Schnittstellen.

Unicast-Adressen

Eine Unicast-Adresse identifiziert eine einzelne Schnittstelle. Wenn ein Netzwerkgerät ein Paket an eine Unicast-Adresse sendet, geht das Paket nur an die spezifische Schnittstelle, die durch diese Adresse identifiziert wird. Unicast-Adressen unterstützen einen globalen Adressbereich und zwei Arten lokaler Adressbereiche.

Eine Unicast-Adresse besteht n aus Bits für das Prefix und 128 – n Bits für die Schnittstellen-ID.

In der IPv6-Implementierung für ein Abonnentenzugriffsnetzwerk können die folgenden Arten von Unicast-Adressen verwendet werden:

  • Globale Unicast-Adresse: Eine eindeutige IPv6-Adresse, die einer Hostschnittstelle zugewiesen ist. Diese Adressen haben einen globalen Bereich und im Wesentlichen die gleichen Zwecke wie öffentliche IPv4-Adressen. Globale Unicast-Adressen sind im Internet routingfähig.

  • Link-lokale IPv6-Adresse: Eine IPv6-Adresse, die die Kommunikation zwischen benachbarten Hosts ermöglicht, die sich auf derselben Verbindung befinden. Link-lokale Adressen haben einen lokalen Bereich und können außerhalb des Links nicht verwendet werden. Sie haben immer das Präfix FE80::/10.

  • Loopback-IPv6-Adresse: Eine IPv6-Adresse, die auf einer Loopback-Schnittstelle verwendet wird. Die IPv6-Loopback-Adresse ist 0:0:0:0:0:0:1, die als ::1/128 notiert werden kann.

  • Nicht spezifizierte Adresse: Eine nicht spezifizierte IPv6-Adresse ist 0:0:0:0:0:0:0, die als ::/128 angegeben werden kann.

Multicast-Adressen

Eine Multicast-Adresse identifiziert eine Reihe von Schnittstellen, die normalerweise zu verschiedenen Knoten gehören. Wenn ein Netzwerkgerät ein Paket an eine Multicast-Adresse sendet, sendet das Gerät das Paket an alle Schnittstellen, die von dieser Adresse identifiziert wurden. IPv6 unterstützt keine Broadcast-Adressen, sondern verwendet stattdessen Multicast-Adressen in dieser Rolle.

Multicast-Adressen unterstützen 16 verschiedene Arten von Adressbereich, einschließlich Knoten, Link, Standort, Organisation und globaler Bereich. Ein 4-Bit-Feld im Präfix identifiziert den Adressbereich.

Die folgenden Arten von Multicast-Adressen können in einem IPv6-Abonnentenzugriffsnetzwerk verwendet werden:

  • Multicast-Adresse für angeforderte Knoten– Neighbor Solicitation (NS)-Nachrichten werden an diese Adresse gesendet.

  • Multicast-Adresse mit allen Knoten – Router-Ankündigungsnachrichten (RA) werden an diese Adresse gesendet.

  • Multicast-Adresse aller Router– An diese Adresse werden Rs-Nachrichten (Router Solicitation) gesendet.

Multicast-Adressen verwenden das Präfix FF00::/8.

Anycast-Adressen

Eine Anycast-Adresse identifiziert eine Reihe von Schnittstellen, die normalerweise zu verschiedenen Knoten gehören. Anycast-Adressen sind ähnlich wie Multicast-Adressen, außer dass Pakete nur an eine Schnittstelle, nicht an alle Schnittstellen gesendet werden. Das im Netzwerk verwendete Routing-Protokoll bestimmt normalerweise, welche Schnittstelle der Anycast-Adressen physisch am nächsten ist, und leitet das Paket auf dem kürzesten Pfad zu seinem Ziel.

Es gibt keinen Unterschied zwischen Anycast- und Unicast-Adressen außer der Subnet-Router-Adresse. Für eine Anycast-Subnet-Router-Adresse sind die Bits in niedriger Reihenfolge, typischerweise 64 oder mehr, Null. Anycast-Adressen werden aus dem Unicast-Adressraum entnommen.

Weitere Informationen zu Anycast-Adressen finden Sie unter RFC 2526, Reservierte IPv6-Subnet-Anycast-Adressen.