Internet Protocol Version 6 (IPv6) – Historie und Einstieg

IPv6 wird IPv4 ablösen – aber brauchen wir eine neue IP-Version?

16.11.2007 | Autor / Redakteur: Hans Peter Dittler / Ulrike Ostler

IPv6 kommt!
IPv6 kommt!

Als das Internet sich entwickelte, konnte sich niemand vorstellen, dass daraus ein Netzwerk wachsen würde, das die ganze Erde umspannt und alle Menschen miteinander verbindet. Doch jetzt, da jeder – und zumeist auch noch in vielfältiger Weise – daran teilhaben möchte, gibt es ein Problem: Die Adressen gehen aus. „Nicht erreichbar!“ wird die Folge sein, es sei denn der Umstieg auf IPv6 klappt.

Das Netzwerk und das Protokoll IP wurden dazu entwickelt, eine Handvoll wissenschaftlicher Zentren und Universitäten miteinander zu verbinden. Die ersten Anwendungen waren Zugriff auf entfernte Rechner mit einem einfachen Terminal und wenig später das Versenden und Empfangen von Mails.

Niemand hatte sich Dinge wie das World-Wide-Web oder das Tauschen von Videos über das Netz vorstellen können. Selbst wenn man eine größere Datei übertragen wollte, war es oft einfacher, einen Stapel Disketten zu versenden, statt auf die Übertragung mit einer langsamen Leitung zu warten – und Leitungen mit höherer Bandbreite waren nicht bezahlbar.

Das Protokoll, das vor IPv4 verwendet wurde, nannte sich NCP (Network Control Protocol) und benutzte 6 Bit für die Adressen. Damit war es gerade mal möglich, 64 Computer in diesem Netzwerk zu verbinden. In diesem Umfeld muss man es wirklich als große Leistung bewundern, das Protokoll IPv4 mit 32 Bit für die Adressen auszustatten und damit etwas zu erfinden, das immerhin bis heute, nach mehr als dreißig Jahren, immer noch funktioniert. Die Menschen, die sich in diesem Umfeld bewegten, etwa Vint Cerf und Robert Kahn, bewiesen schon damals, dass ihre Fantasie weit in die Zukunft reicht.

Seit den 90ern

In den frühen 90er-Jahren, also fast 15 Jahre nach der Entwicklung von IPv4, vergrößerte sich das Internet mit hoher Geschwindigkeit und viele Leuten glaubten, dass das Protokoll den Anforderungen des nächsten Jahrhunderts nicht mehr gewachsen sei. Das Internet war zu seinem ersten Höhepunkt unterwegs und es wurde deutlich, dass IPv4 nicht mehr allen Ansprüchen gewachsen war. Mehrere Problemfelder wurden sichtbar:

  • Die Adressen in IPv4 reichten nicht mehr aus, um alle Endgeräte, die das Internet in absehbarer Zeit bevölkern sollten, ansprechen zu können – die Adressen schienen schon bald auszugehen.
  • Die Größe der Routing-Tabellen wuchs mit erschreckender Geschwindigkeit und die Entwicklung der Prozessoren und Speicher schien damit nicht Schritt halten zu können.
  • Sicherheit rückte mehr und mehr ins Blickfeld und Verbesserungen bei der Übertragungssicherheit waren dringend notwendig.
  • Die Entwickler entdeckten, dass Installationen einfach durchzuführen sein müssten. Es begann die Zeit von Plug-and-Play und bei IPv4 war immer noch viel zu viel Handarbeit notwendig.
  • Dienstgüte wurde als neues Konzept im Internet eingeführt und schien zu diesem Zeitpunkt der beste Weg aus dem absehbaren Mangel an Übertragungskapazität.
  • Jedermann erwartete vom Boom des Internets neue und mächtige Anwendungen, deren noch unbekannte und unvorstellbare Anforderungen an das Internet nur durch ein neues Protokoll gelöst werden können.
  • Und schließlich: Wissenschaftler wollen immer etwas Neues zum Spielen und zum Experimentieren.

Man begann daher, sich Gedanken über eine neue Version von IP zu machen.

Wer steckt hinter IPv6?

Die IETF (Internet Engineering Taskforce) wurde 1986 von einer kleinen Gruppe von Netzwerkingenieuren als Diskussionsrunde für ihre Probleme gegründet und hat die Version 6 des IP-Protokolls entworfen. Die IETF ist unabhängig von Regierungen und anderen offiziellen Organisationen.

Bei der IETF kann jeder mitmachen. Die IETF hat Teilnehmer aus der ganzen Welt. Beiträge kommen aus den Universitäten und Forschungseinrichtungen, aus der Industrie, von Herstellern, Anwendern, Netzbetreibern und vielen anderen Quellen.

Das Arbeitsprinzip der IETF heißt Einigkeit – technische Fragen müssen so lange diskutiert werden, bis alle offenen Punkte und Fragen zur Zufriedenheit aller Beteiligten – oder zumindest nahezu aller – auf der Mailingliste gelöst werden können. Alles ist öffentlich, alle Dokumente können eingesehen und kommentiert werden.

Der Hauptteil der Arbeit erfolgt über Mailing-Listen, zusätzlich finden dreimal im Jahr Treffen an wechselnden Orten rund um die Welt statt. Dokumente werden als einfache Textdateien (Internet-Drafts) erstellt und sind im Internet jederzeit für jedermann verfügbar.

Die IETF produziert RFCs (Request for Comment), die entweder nach einiger Zeit der Erprobung zum Internet Standard werden oder als Betriebsempfehlung (BCP – Best Current Practice) oder im Status „nur zur Information“ (FYI - For Your Information) enden können.

Im Rahmen der IETF haben verschiedene Arbeitsgruppen seit 1992 mit Hilfe von mehr als 150 RFCs die neue Version des IP-Protokolls IPv6 definiert.

Ist IPv6 immer noch von Bedeutung?

Seit 1991 redet man in der IETF davon, dass die IP-Adressen ausgehen. Damals wurden Grafiken gezeigt, auf denen die verfügbaren Adressen bereits zu Anfang des neuen Jahrhunderts zu Ende waren. Wir wissen heute, dass neu eingeführte Verfahren wie private Adressen und NAT (Network Address Translation), CIDR (Classless Inter-Domain Routing) und die Verwendung von nur kurzeitig gültigen dynamisch vergebenen Adressen uns dabei helfen, einige der Probleme zu umgehen.

Zeitweise sah es so aus, als ob die Adressen bis über das Jahr 2025 hinaus reichen könnten. Doch inzwischen hat die Entwicklung wieder Fahrt aufgenommen und neueste Untersuchungen sehen den Verbrauch des letzten freien Adressblocks für IPv4 eher wieder im Zeitraum von 2009 bis 2011 voraus. Gleichzeitig steigt aber das Tempo mit dem neue Routen im Internet sichtbar werden, und es wird allmählich dringend, sich um die Einführung der neuen Technik zu kümmern.

Was bringt uns IPv6?

IPv6 bringt zu allererst einen großen, für absehbare Zeit ausreichenden Adressraum. Die auf 128 Bit erweiterten Adressen reichen theoretisch für die nahezu unvorstellbare Zahl von 340.282.366.920.928.463.463.374.607.431.768.211.456 Endgeräten. In der praktischen Umsetzung werden daraus „nur“ noch 280 Billionen individuelle Netze in denen jeweils 65.535 Teilnetze mit je einigen hundert Endgeräten untergebracht werden können. Um Adressen braucht man sich nicht mehr sorgen, den Aufwand für kurzzeitig vergebene dynamische Adressen und für privaten Adressraum mit NAT kann man sich sparen.

Sodann macht IPv6 das Verfahren IPsec als Verschlüsselung und Sicherung der Übertragung zum festen Bestandteil der Implementierung und ist nicht mehr wie bei IPv4 eine optionale Komponente.

Außerdem bietet IPv6 mit neuen Verfahren zur automatischen Konfiguration Erleichterungen bei der Installation und beim Vergeben von Netz-Adressen.

Schließlich definiert IPv6 mit MOBILE-IP neue Funktionen für nomadische Benutzer und erleichtert die Verwendung von mobilen Endgeräten.

Im Bereich des Routing hingegen hat sich mit IPv6 nicht viel getan und Quality-of-Service ist nach dem Preisverfall für Bandbreiten nicht mehr so wichtig wie noch vor zehn Jahren.

Insgesamt aber lohnt es, sich mit dem neuen Protokoll zu beschäftigen. Denn Alternativen zeichnen sich keine ab und IPv4 wird nicht ewig halten.

Hans Peter Dittler
Hans Peter Dittler

Eine Umstellung auf IPv6 oder die zusätzliche Einführung von IPv6 in bestehende Netze erfordert tiefgehende und umfangreiche Änderungen an der bestehenden Software. Neuere Geräte und Systeme sind bereits IPv6-fähig. Die Umstellung kann beginnen.

Hans Peter Dittler ist Geschäftsführer der Braintec Netzwerk Consulting GmbH in Karlsruhe.

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