Definition Was ist IPv6?

IPv6 ist die Nachfolgeprotokollversion von IPv4 und für die Übertragung und Vermittlung von Datenpaketen in Netzwerken wie dem Internet zuständig. Die IP-Version 6 soll IPv4 langfristig ablösen und das Problem knapper IPv4-Adressen lösen. Die Einführung von IPv6 hat in den letzten Jahren deutlich an Dynamik gewonnen.

Ausgeschrieben bedeutet das Kürzel IPv6 "Internet Protocol Version 6". IPv6 ist das Nachfolgeprotokoll von IPv4. Mithilfe von IP lassen sich Datenpakete in paketbasierten Netzwerken wie dem Internet adressieren, vermitteln und weiterleiten. Das Internetprotokoll arbeitet auf der Schicht 3 (Vermittlungsschicht) des OSI-Modells und ist Teil der TCP/IP-Protokollfamilie.

Standardisiert wurde die Version 6 des Internetprotokolls von der Internet Engineering Task Force (IETF) bereits im Jahr 1998. Seither wird der Standard kontinuierlich weiterentwickelt. Einer der Hauptgründe für die Entwicklung von IPv6 war die Knappheit an öffentlichen Internetadressen. Aufgrund der großen Verbreitung und intensiven Nutzung des Internets war schon in den 1990er-Jahren absehbar, dass die mit IPv4 maximal möglichen gut vier Milliarden Adressen für die Vielzahl an Geräten nicht ausreichen werden.

Langfristig soll IPv6 das seit vielen Jahren im Internet verwendete IPv4 ablösen. Grundsätzlich können die IP-Versionen 4 und 6 in privaten oder öffentlichen IP-Netzen wie dem Internet aber gleichzeitig bereitgestellt werden, was heute auch schon in vielen Teilen des Internets und in privaten Netzinfrastrukturen der Fall ist.

Ein interessanter Fakt ist, dass IPv5, die eigentlich zu erwartende Nachfolgeversion von IPv4, niemals standardisiert wurde. Es wurde zwar an einer IPv5-Version gearbeitet, die optimierte Streaming-Funktionen bieten sollte, sie kam aber niemals über den experimentellen Status hinaus.

Die wesentlichen Merkmale und Vorteile von IPv6

IPv6 bietet im Vergleich zu IPv4 zahlreiche Neuerungen und Vorteile. Ein wesentlicher Unterschied ist, dass IPv6-Adressen 16 Byte lang sind und der nutzbare Adressraum dadurch wesentlich größer wird. Darüber hinaus sind im IPv6-Standard neue Mechanismen für die Autokonfiguration von Adressen sowie für die Bereitstellung einer verbindungslosen Konfiguration und zustandsloser Adressen definiert. IPv6 bietet eine bessere Unterstützung von Quality of Service (QoS) und Multicasting, erlaubt sehr große Datenpakete (IPv6 Jumbograms) und integriert die Datenverschlüsselung direkt auf IP-Protokollebene. Weitere Neuerungen sind die Möglichkeit von Multihoming, die Vereinfachung der Umnummerierung und die Unterstützung mobiler IP-Adressen.

Da IPv6 die Möglichkeit bietet, jedem Netzwerkinterface eine global gültige Adresse zuzuteilen, setzt das Protokoll das Ende-zu-Ende-Prinzip in IP-Netzen und im Internet konsequent um. Verfahren wie Network Address Translation (NAT), die dieses Prinzip verletzen, werden dadurch hinfällig. Um die Privatheit der weltweit eindeutigen Adressen dennoch zu wahren und die Nachverfolgung von Usern im Internet zu erschweren, sieht IPv6 Verfahren wie die Privacy-Extensions (PEX, RFC 4941) vor, die die permanente Kopplung einer Useridentität an die IP-Adresse aufheben. Diese Verfahren sorgen dafür, dass der Interface-Identifier zufällig erzeugt wird und sich regelmäßig ändert.

In Stichpunkten zusammengefasst bietet IPv6 gegenüber IPv4 folgende Vorteile:

• von 32 auf 128 Bit erweiterter Adressraum (über 340 Sextillionen Adressen anstatt 4,3 Milliarden Adressen)

• optimierte Header-Struktur

• verbesserte Echtzeitfähigkeiten

• Reduzierung der Paketfragmentierung

• effizientere und schnellere Routing- und Paketverarbeitungsprozesse

• integrierte Sicherheitsmechanismen

• vereinfachte Netzwerkkonfiguration und -verwaltung dank integrierter Autokonfigurationsfunktionen

• Elimination der Notwendigkeit von Adressübersetzungsverfahren wie NAT

Die folgende Tabelle bietet einen schnellen Überblick über die wichtigsten Unterschiede zwischen IPv6 und IPv4:

Wie ist eine IPv6-Adresse aufgebaut und wie wird sie dargestellt?

Im Gegensatz zu IPv4-Adressen sind IPv6-Adressen nicht 32, sondern 128 Bit lang. Die Adressen sind in einen 64 Bit langen Netzanteil (Netzwerkpräfix) und einen 64 Bit langen Interface-Identifier aufgeteilt. Das Netzwerkpräfix kann noch eine Subnetz-ID beinhalten und kennzeichnet den für das Routing notwendigen Netzanteil der Adresse. Die Länge des zu berücksichtigenden Netzwerkanteils einer Adresse in Bit wird durch eine mit Schrägstrich angehängte Dezimalzahl, zum Beispiel /48, gekennzeichnet. Der Interface-Identifier wird in der Regel aus der 48 Bit langen MAC-Adresse der Netzwerkschnittstelle eines Geräts generiert. Ein einzelnes Netzwerkinterface kann über mehrere Adressen erreichbar sein. Üblich sind eine Link-lokale Adresse mit nur lokaler Gültigkeit und eine global eindeutige Adresse.

Die Schreibweise einer IPv6-Adresse besteht aus acht Gruppen mit jeweils vier Hexadezimalziffern, die durch Doppelpunkte getrennt sind. Ein Beispiel für eine in dieser Schreibweise dargestellte IPv6-Adresse ist:

2003:8cd0:0000:0000:0000:ff01:0026:2110

Die Kurzschreibweise von IPv6-Adressen gestattet es, führende Nullen innerhalb eines Blocks wegzulassen und eine Folge von komplett mit Nullen gefüllten Adressblöcken einmalig innerhalb einer Adresse mit zwei Doppelpunkten zu ersetzen. Die obige Adresse sieht in der Kurzschreibweise folgendermaßen aus:

2003:8cd0::ff01:26:2110

Die genauen Regeln der textuellen Notation von IPv6-Adressen beschreibt der Abschnitt 2.2 im RFC 4291.

Welche Optionen gibt es bei der Einführung von IPv6?

Die Einführung von IPv6 im Internet erfolgt parallel zum Betrieb mit IPv4 und ist ein langwieriger und kontinuierlicher Prozess. Aufgrund des Parallelbetriebs von IPv4 und IPv6 sind spezielle Übergangsmechanismen erforderlich, die eine möglichst reibungslose Einführung des neuen Protokolls ermöglichen. Grundsätzlich stehen die folgenden drei Optionen zur Verfügung:

• gleichzeitige Verwendung von IPv4 und IPv6 (auch Dual-Stack genannt)

• Tunnelmechanismen zur Übertragung von IPv4 in IPv6 und umgekehrt (4in6- oder 6in4-Tunneling)

• Verfahren zur Übersetzung und Umwandlung der beiden Protokollversionen

Die am häufigsten genutzte Option ist Dual-Stack. Sie ermöglicht die gleichzeitige Nutzung von IPv4 und IPv6 auf der gleichen Infrastruktur und stellt eine sehr elegante Migrationsmöglichkeit dar. Der Übergang in die neue Protokollwelt erfordert keine neue Hardware oder neue Leitungen. Lediglich die Betriebssysteme und die Software der Netzwerkkomponenten und der Endgeräte müssen beide Protokollversionen parallel unterstützen.

Dual-Stack stellt auf einem Interface neben einer IPv4-Adresse auch eine IPv6-Adresse bereit. Rechner mit Dual-Stack-Interfaces können beide Protokolle unabhängig voneinander für die Kommunikation verwenden und Daten sowohl mit IPv4- als auch mit IPv6-Geräten oder -Services austauschen. Sind zwei kommunizierende Geräte beide mit Dual-Stack-Interfaces ausgestattet, einigen sie sich auf die zu verwendende IP-Version.

Dual-Stack Lite (DSLite) ist eine Dual-Stack-Variante und im RFC 6333 beschrieben. Dem Anwender stehen dabei im Gegensatz zum Dual-Stack-Verfahren nur global routbare IPv6-Adressen und keine öffentlichen IPv4-Adressen zur Verfügung. Im lokalen Netzwerk des Kunden werden private IPv4-Adressen verwendet, die zur Übertragung in IPv6-Pakete gekapselt werden. Der Netzzugangsrouter transportiert die Daten zu einer Carrier-grade-NAT-Anwendung im Netzwerk des Internetanbieters. Dort erfolgt die zentrale Übersetzung der lokalen IPv4-Adressen in global gültige Adressen.

Wie ist der aktuelle Stand der IPv6-Einführung?

Obwohl schon seit 1999 offiziell IPv6 Adressen vergeben werden, ist die neue Protokollversion längst nicht in allen existierenden privaten oder öffentlichen IP-Netzen eingeführt. Nach einer sehr schleppenden Phase zu Beginn hat die IPv6-Einführung mittlerweile aber deutlich an Fahrt aufgenommen.

Immer mehr vernetzte Geräte nutzen IPv6. Eine interessante Statistik zur IPv6-Einführung liefert beispielsweise Google. Laut dieser Statistik beträgt der Anteil der weltweiten Nutzer, die über IPv6 auf Google zugreifen, bereits knapp 48 Prozent (Stand März 2025) und steigt kontinuierlich weiter an. Allerdings ist der Prozentsatz von Land zu Land teils sehr unterschiedlich. In Deutschland hat IPv6 die Schwelle zur Mehrheitsnutzung bereits deutlich überschritten (über 70 Prozent), in vielen anderen Ländern und Regionen der Welt ist der Prozentsatz der IPv6-Nutzung deutlich niedriger.

Eine weitere Statistik für den aktuellen Stand der IPv6-Einführung bieten die Internetaustauschknoten DE-CIX. Hier lassen sich beispielsweise die Anzahl der IPv4- und IPv6-Routen am Standort Frankfurt abfragen.

Viele Cloud-Plattformen setzen ebenfalls zunehmend auf IPv6-only-Architekturen und treiben die Migration zu IPv6 weiter voran. Was die aktuellen Betriebssysteme wie Windows, macOS, Linux, Android oder iOS angeht, unterstützen diese inzwischen alle sowohl IPv4 als auch IPv6. Auch das weltweite Domain Name System (DNS) für die Namensauflösung von IP-Adressen ist mit beiden IP-Protokollvarianten kompatibel.

Wer prüfen möchte, mit welcher IPv4- und/oder IPv6-Adresse er selbst im Internet unterwegs ist, kann zum Beispiel die Testseite wieistmeineip.de aufrufen und bekommt das Ergebnis direkt im Webbrowser angezeigt. Ist dort nur eine IPv4-Adresse zu sehen, stellt der eigene Provider vermutlich noch kein IPv6 zur Verfügung, was in Deutschland aber die Ausnahme sein sollte. Weitere Informationen zu den verwendeten IP-Protokollversionen und -Adressen lassen sich über die Kommandozeile und den Befehl „ipconfig“ oder die Administrationsseite des eigenen Internet-Routers abfragen.

Fazit

Der Anteil der IPv6-Kommunikation in den privaten und öffentlichen IP-Netzen wird in den kommenden Jahren kontinuierlich weiter steigen. Dennoch werden noch über viele Jahre beide Protokollversionen parallel existieren. Experten gehen sogar davon aus, dass IPv4 niemals vollständig aus dem Internet verschwinden wird. Denn zahlreiche Infrastrukturen und Geräte werden dauerhaft auf IPv4 angewiesen sein. Eine Nachfolgeversion von IPv6 ist nicht in Sicht. Erweiterungen und Optimierungen werden vermutlich noch über viele Jahre durch neue RFCs oder RFC-Ergänzungen in die bestehende IPv6-Version eingepflegt. IPv6 ist also gekommen, um zu bleiben.

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