IP – Internetprotocols

Das derzeit vorherrschende Internetprotokoll ist die Version 4 (seit 1981 von John Postel). Dieses Protokoll ist derzeit der Standard für die Netzwerkschicht des OSI-Modells und regeln die Adressierung und das Routing von Datenpaketen innerhalb eines Netzwerkes. Die Version 4 wird derzeit noch überwiegend verwendet, aber es gibt bereits eine Nächste Generation der IP nämlich die IPnG (Internet Protocol Next Generation) oder auch die Version 6

IPv5

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Jetzt stellt sich natürlich die Frage warum es keine Version 5 gibt. Hierzu muss man sagen das die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) die IPv5 für das ST2 (Streaming Protocol 2) reserviert hat, das gegenüber des IPv4 bessere Echtzeitfähigkeiten haben sollte. Die Weiterentwicklung des IPv5 wurde jedoch zu Gunsten des IPv6 und des RSVP (Resource reSerVation Protocol) eingestellt.

IPv4

Die IPv4 bieten einen Adressraum von etwas über 4 Milliarden IP-Adressen, mit denen PC und andere Geräte über das Internet angesprochen und eingebunden werden können. IPv4 benutzt 32-Bit-Adressen daher sind maximal Viermilliardenzweihundertvierundneunzigmillionenneunhundertsiebenundsechzigtausendzweihundertsechsundneunzig (4.294.967.296) eindeutige Adressen möglich. Die Adressen werden normalerweise dezimal in 4 Blöcken geschrieben (200.131.144.55). In jedem Block werden 8 Bit zusammengefasst, daraus ergibt sich, dass jeder der 4 Blöcke einen Wertbereich zwischen 0 und 255 besitzt. Diese Adressen werden von der IANA eindeutig einem User zugeordnet. Es gibt im IPv4 jedoch auch 2 freie Adressräume, nämlich 10.x.x.x und 192.168.x.x .

Was macht das neue IPv6 so bedeutend

In der Anfangszeit des Internets, dachte man das man mit diesem Adressraum auskommen würde, diese Vermutung wurde noch untermauert, da es zu dieser Zeit fasst keine Computer gab. Niemand konnte sich auch nur im entferntesten vorstellen, dass einmal so viele Computer und andere Geräte in einem Netzwerk zusammengeschlossen werden würden, dass diese immense Zahl an IP-Adressen nicht mehr ausreichen würde.
Ein weiteres Problem, dass den IP-Adressen Engpass noch fördert ist, dass in der Praxis viele der Adressen nicht einmal genutzt werden können.
Da Ihnen Sonderaufgaben zugeordnet sind (z. B. Multicast --> Gruppenrufe --> eine Nachricht wird von einem Sender an eine Gruppe übertragen) oder sie zu großen Teilnetzen (Subnetzen exakt spezifizierter Teil des IP-Adressraumes) gehören. So wurden den ersten Teilnehmern am Internet wurden riesige Adressbereiche (sog. Class-A-Netze) mit je 16,8 Mill. Adressen zugeteilt, die diese Organisationen bis heute behalten haben, ohne sie jemals voll ausgenutzt zu haben oder bis zum heutigen Zeitpunkt zu können. Natürlich teilen sich die Länder die als erster stark im Internet vertreten waren, diesen Adressraum auf. Der Hauptanteil dieser Adressen teilen sich die Nordamerikaner und die Europäer auf. Die „Späteinsteiger“ Südamerika und Asien bleiben zunächst außen vor.

Daher ist die IP-Adressen-Knappheit in der IT-Boom-Region Asien am ausgeprägtesten. Dieser Entwicklung versucht man mit, PAT (Port Adress Translation = NAT Overloading), Lockerung der Netzklassenunterteilung durch CIDR (Classless Inter-Domain Routing  keine Differenzierung zwischen A,B,C Netzen) , normalem NAT (Network Adress Translation) oder der Vergabe dynamischer Adressen, entgegenzuwirken. Doch diese Lösungen sind nur Lösungen auf Zeit, da beim derzeitigen Wachstum der IT-User und neuen Nutzungsformen (Internet via Handy, oder Einbindung von Haushaltsgeräten in das Netzwerk) auch diese Zwischenlösungen nicht mehr Herr der Lage werden können.
Die Adressknappheit war der Hauptgrund warum 1995 mit der Entwicklung des IPv6 begonnen wurde, mit der Weiterentwicklung wurden jedoch auch einige Probleme von IPv4 gleich mitgelöst.
Die wesentlichsten Änderungen waren:
Die Erweiterung des Adressraumes von 232 (ca. 4,3 Milliarden) auf 2128 (340 Sextillionen) Adressen.
Die Autokonfiguration von IPv6-Adressen (Stateless) DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol --> stateful) ist für IPv6 damit in der Regel überflüssig Mobile IP und vereinfachte Umnummerierung (Renumbering)
Dienste wie IPSec (IP Security --> zur Behebung von Schwächen im Protokoll), Qos (Quality of Service) und Multicast werden dadurch für jeden automatisch nutzbar
Vereinfachung und Verbesserung der Protokollrahmen (Kopfdaten). Dies ist insbesondere für Router und deren Benutzer wichtig.

Adressaufbau von IPv6

Wie bereits erwähnt ist eine IPv6-Adresse 128 Bit lang, und somit können ca. 3,4 x 1038 Adressen vergeben werden. Damit man sich unter dieser unvorstellbaren Zahl etwas vorstellen kann, hier ein kleines Beispiel:
Für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche könnten ca. 667Billiardden IPv6-Adressen bereitgestellt werden, während auf einem Quadratkilometer Erdoberfläche nur 8,4 Adressen im IPv4-Format zur Verfügung gestellt werden können.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem vorherrschenden IPv4 und dem neuen IPv6 ist das die Adressen nicht in dezimaler (255.255.255.0-IPv4-Adresse) sondern in hexadezimaler Notation mit Doppelpunkten geschrieben werden. Die IPv4-Adressen bestehen wie man oben ersehen kann aus 4 Blöcken, die Adressen im IPv6 jedoch bestehen aus 8 Blöcken mit einer Länge von jeweils 16 Bit. Hierfür ein Beispiel:
2345:8xv4:00b9:9999:1708:1fgh:ru48:a00a
Eine oder mehrere 16Bit-Gruppen die den Wert 0000 enthalten können durch zwei aufeinanderfolgende Doppelpunkte ersetzt werden , und brauchen dadurch nicht angeschrieben werden, es darf jedoch keine Adresse mehr als 2 solcher aufeinander folgende Doppelpunkte enthalten.
Adressbereiche werden bei IPv6 durch Präfixe angegeben. Dazu wird die Präfixlänge (Anzahl der „gültigen“ Bits) als Dezimalzahl mit vorangehendem „/“ an die IPv6-Adresse angehängt. Subnetze werden als Adressbereiche ebenfalls durch den Präfix bestimmt. Netzmasken, wie sie bei IPv4 verwendet wurden, gibt es bei IPv6 nicht mehr, stattdessen wird eine ähnliche Notation wie beim IPv4-CIDR verwendet.
Die ersten 64 Bit der IPv6-Adresse dienen üblicherweise der Netzadressierung, die letzten 64 Bit werden zur Host-Adressierung verwendet.

Beispiel: hat ein Netzwerkgerät die IPv6-Adresse

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344
so stammt es aus dem Subnetz

2001:0db8:85a3:08d3::/64
das mit den ersten 64 Bit seiner Adresse identifiziert wird. Analog gehört das Subnetz 2001:0db8:85a3:08d3::/64 hierarchisch zum Subnetz mit dem kürzeren Präfix 2001:0db8:85a3::/48.

In einer URL wird die IPv6-Adresse in eckigen Klammern eingeschlossen. Beispiel einer korrekten URL:
http://[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]/

Diese Notation verhindert die fälschliche Interpretation von Portnummern als Teil der IPv6-Adresse:
http://[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]:443/

Mobile IPv6

Ein immer wichtigerer Teil in unserer Gesellschaft ist die Mobilität, auch hier ist das Internet bereits ein immer wichtiger werdender Punkt. Daher wurde dieser Punkt auch gleich bei der Entwicklung des IPv6-Standards berückrichtige und unter dem Namen „Mobile IPv6“ in das IPv6 Protokoll integriert. Hierbei geht es darum, dass man unter der gleichen IP-Adress überall erreichbar ist. Das heißt egal ob man sich zu Hause an seinem PC, im Zug am Laptop oder in der Stadt mit seinem Palmtop befindet, man steigt immer mit der gleichen IP-Adresse in das Internet ein. Früher musste man die Routing-Tabellen ändern, was sehr aufwendig ist und meist nur von Personen, die sich mit der EDV gut auskennen, durchgeführt werden kann. Das IPv6 umgeht dieses Problem mit so genannten Home Agents, die das Mobile-Gerät im Heimnetzwerk vertritt. Eingehende Pakete werden durch diesen Home Agent an die momentane Adresse, diese nennt man Care-of-Adress, des Mobilen-Gerätes getunnelt. Der Home Agent erhält diese Adresse des Mobile-Gerätes durch so genannte Binding Updates. Diese Updates werden von Mobilen-Gerät an den Home-Agent gesendet sobald es eine neue Adresse im aktuellen Fremdnetz, in dem es sich befindet, erhalten hat.
Grundsätzlich wird jedes Gerät von Mobile IP mit 2 Adressen ausgestattet. Nämlich mit der Home Address und mit der Care-of-Address. Wenn der Mobile Host nun sein Heimnetzwerk verlässt und sich in ein fremdes Netz einbucht, bekommt er von diesem ein Care-of-Address zugewiesen, die er eben über Binding Updates an seinen Home Agent mitteilt.
Beim Datenverkehr leitet dieser Home Agent nun ankommende Datenpakete and die CoA und somit an den Mobile Host weiter. Wenn jedoch der Mobile Host Datenpakete verschicken will muss er dies nicht über den Home Agent machen, sonder kann durch den Einsatz der IP-Routing-Mechanisman diese direkt verschicken.
Kehrt der mobile Rechner in sein Heimatnetz zurück, meldet er sich beim Foreign-Agent wieder ab, so dass an ihn gerichtete Pakete wieder ohne Umweg über den Home-Agent zugestellt werden.








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