IPv6 Adressen

IPv6 Adressierung


Ideen: T. Heine, U. Thiessat, C. Haag, A. Grupp, Cisco Networking Academy

Mit 4 Milliarden IPv4-Adressen stehen nicht mehr ausreichend Adressen zur Verfügung. Die Lösung ist IPv6. Mit der Einführung des Internetprotokolls Version 6 im Jahr 1998, erhöhte man die Adressgröße von 32 Bit auf 128 Bit und somit auf etwa 2,3 · 1018 Adressen.

In diesem Artikel lernst Du den Aufbau einer IPv6 Adresse und die Bedeutung Global Unicast- und Link Local Adressen kennen. Die statische Konfiguration in Routern sowie die dynamische Adresszuweisung von Clients mit SLAAC oder DHCPv6 werden erklärt. Daneben werden Multicastadressen vorgestellt und das Subnetting-Konzept gezeigt, so dass Du eigene Netzwerke mit IPv6 konfigurieren kannst.

Aufbau der IPv6-Adresse



IPv4 Adresse
192.168.178.1
IPv6 Adresse
2001:0DB8:0000:1111:0000:0000:0000:0020
IPv6 Adresse ohne führende Nullen
2001:DB8:0:1111:0:0:0:20
IPv6 Adresse mit zusammen­gefasstem Nullblock
2001:DB8:0:1111::20

Während eine IPv4 Adresse 32 bit lang ist und in dezimaler Schreibweise angegeben wird, haben IPv6 Adressen eine Länge von 128 bit und werden in hexadezimaler Schreibweise angegeben. Dabei schreibt man acht Blöcke mit jeweils vier hexadezimalen Zahlen und trennt diese durch einen Doppelpunkt.

In der Regel bestehen beide Adressvarianten nebeneinander (Dual IP-Stack). Alternativ können IPv6-Pakete via Tunnel durch ein IPv4-Netzwerk geleitet werden oder IPv4-Pakete bei Bedarf durch ein Router in ein IPv6-Paket übersetzt werden.

IPv6-Pakete dürfen folgendermaßen abgekürzt werden:

  1. führende Nullen dürfen in jedem Block entfernt werden,
  2. aufeinander folgende Nullblöcke dürfen einmal pro Adresse durch einen doppelten Doppelpunkt zusammengefasst werden.

Übung 1 IPv6-Adressen

Gib die IPv6adresse in kurzer bzw. langer Schreibweise an.

  1. 2001:0db8:acad:0001:0000:0000:0000:0001

  2. 2001:0db8:acad:0001:0000:0000:0001:0001

  3. 2001:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0008

  4. 2001:0000:0000:0001:1000:0002:0000:0001

  1. 2000::4

  2. 2001:0000:1::

  3. 2001::1:1

  4. 1::1


  1. 2001:db8:acad:1::1

  2. 2001:db8:acad:1::1:1

  3. 2001::8

  4. 2001::1:1000:2:0:1

  1. 2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0004

  2. 2001:0000:0001:0000:0000:0000:0000:0000

  3. 2001:0000:0000:0000:0000:0000:0001:0001

  4. 0001:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001


IPv6 Adresstypen



Es werden drei IPv6 Adresstypen unterschieden:

  1. Unicastadressen
    • Global Unicast Address (GUA)
    • Link Local Address (LLA)
    • Loopback Address
    • Unspecified Address
    • Unique Local Address
    • Embedded IPv4
  2. Multicastadressen
    Zieladresse unter der mehrere Geräte erreicht werden können. Mit der Adresse ff02::1 werden bspw. alle IPv6-Hosts erreicht, mit ff02::2 alle Router.
  3. Anycastadressen
    Eine Unicast-Adresse die mehrfach vergeben wird. Das nächst gelegene Gerät erhält das Paket.
Global Unicast Address 2000:... — 3FFF:...
Link Local Address FE80::/10
Loopback Address ::1/128
Multicast Address ff02::/8
Unspecified Address ::/128
Uniqe Local Address FC00::/7 — FDFF::/7

IPv6 Adresstypen Gloabal Unicast Address & Link Local Address



Global Unicast Address — GUA

derzeitiger Adressbereich
2000:... — 3FFF:...

2001:DB8::/32 reserviert für Dokumentation

Die erste Adresse (all Zeros) und die letzte Adresse (all Ones) aus einem Subnetz können verwendet werden, da weder Netzadresse noch Broadcastadresse existieren.

Global Routing Prefix
48 Bits
Subnet
ID
16 Bits
Interface ID
64 Bits


Link Local Address — LLA

Adressbereich
FE80:... — FEBF:...

LLAs werden nicht geroutet. Sie können manuell konfiguriert werden, falls nicht geschieht dies automatisch.

Der Default-Gateway-Router hat grundsätzlich eine GUA und eine LLA. Hosts nutzen normal die LLA des Routers.

Link Local Address: FE80:...
128 Bits

Übung 2 Welche Aussage ist wahr

Wähle die korrekten Aussagen aus.

Die Adresse ::1 hat folgende Bedeutung:
Wähle eine Antwort.

  1. ist eine Loopbackadresse
  2. ist eine Multicastadresse
  3. ist eine Link Local Adresse
  4. ist eine GUA


Wähle die Bedeutung der Adresse ff02::1
Wähle eine Antwort.

  1. eine LLA
  2. eine Multicastadresse für alle IPv6-Hosts
  3. eine Multicastadresse für alle IPv6-Router
  4. eine Loopbackadresse.


Nenne eine LLA.
Wähle zwei Antworten.

  1. FE80::1
  2. 2001::1
  3. FEBF::1
  4. 3FFF::1


Nenne eine GUA.
Wähle zwei Antworten.

  1. FE80::1
  2. 2001::1
  3. ::1
  4. 3FFF::1



Router Konfiguration



Router Konfiguration

IPv6 Routing aktivieren

  1. da standardmäßig inaktiv
    Router1(config)# ipv6 unicast-routing

Interfaces konfigurieren

  1. Interface G0/0
    Router1(config)# interface G0/0
    Router1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:acad:1::1/64
    Router1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
    Router1(config-if)# no shutdown
    Router1(config-if)# exit
  2. Interface G0/1
    Router1(config)# interface G0/1
    Router1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:acad:2::1/64
    Router1(config-if)# ipv6 address fe80::2 link-local
    Router1(config-if)# no shutdown
    Router1(config-if)# exit
  3. Interface S0/1
    Router1(config)# interface S0/1
    Router1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:acad:3::1/64
    Router1(config-if)# ipv6 address fe80::3 link-local
    Router1(config-if)# no shutdown
    Router1(config-if)# exit

Client Konfiguration manuell und dynamisch



Eine manuelle Adressvergabe skaliert nicht in großen Umgebungen. Für die dynamische Adressvergabe gibt es folgende Möglichkeiten:

  1. SLAAC only
    Für die Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) erhalten die Hosts alle 200 s Router-Advertisement-Nachrichten (RA) oder können diese über Router-Solicitation-Nachrichten (RS) anfordern.
  2. SLAAC mit Stateless DHCPv6-Server
    Präfix, Präfix-Länge und Default-GW werden per RA verteilt. DNS- Server und weitere Infos kommen vom DHCPv6-Server
  3. Stateful DHCPv6-Server
    Alle Informationen kommen vom DHCP-Server

Die Router Advertisements RA enthalten Infos, damit Clients eine eigene IPV6-Adresse erzeugen können. Das Prefix wird von der RA vorgeben die Interface ID bilden die Hosts selbst.

Prefix - 64 Bits
Interface ID - 64 Bits

Man beachte, dass die Interface ID entweder per EUI-64-Prozess erzeugt wird oder zufällig (random). Beim EUI-64-Prozess wird die MAC-Adresse aufgeteilt, in der Mitte 0xFFFE eingefügt und das 7. Bit umgedreht.

F0
89
47
32
C3
4A

F2
89
47
FF
FE
32
C3
4A

Bei der zufälligen Vergabe prüft der Host mit der Duplicate Address Detetction (DAD), ob die Adresse bereits vergeben ist. Hierzu versendet er eine Multicast-Nachricht. Erhält er keine Antwort ist die Adresse frei.

Man beachte, dass eine öffentliche IPv6-Adresse auf Basis der MAC-Adresse trackbar ist und somit die zufällige Vergabe die bessere Alternative ist. Auf der anderen Seite erzeugen Cisco-Router ihre LLA per EUI-64.

Client Konfiguration

Subnetting in IPv6



Für Subnetting sind von Anfang an 16 Bit eingeplant. Da dies
N = 216 = 65536 Subnetze
sind, werden keine Bits aus dem Bereich der Interface ID genommen.

Für das Netz 2001:db8:acad::/48 steht somit der gesamte vierte Block für die Subnetze zur Verfügung.

Global Routing Prefix
48 Bits
Subnet
ID
16 Bits
Interface ID
64 Bits

Sub­netz Adress­bereich
1 2001:db8:acad:0000::/64
2 2001:db8:acad:0001::/64
3 2001:db8:acad:0002::/64
4 ...

In der Praxis ist es häufig so, dass der Internet Service Provider (ISP) noch Teile der Subnet ID für sich beansprucht und einem Kunden weniger Bits für die Subnet ID zur Verfügung stellt:
Ist das Netz 2001:db8:acad:FF00::/56 gegeben, bedeutet dies, dass die ersten 56 Bits reserviert sind. Also bleiben nur noch 8 Bits für die Subnetze übrig:
N = 28 = 256 Subnetze

Sub­netz Adress­bereich
1 2001:db8:acad:FF00::/64
2 2001:db8:acad:FF01::/64
3 2001:db8:acad:FF02::/64
4 ...

Übung 3 Planung von Netzwerken

Für einen Uni-Campus soll es jeweils ein Subnetz für Administration, Students und Staff geben. Der ISP stellt folgenden IPv6-Adressbereich zur Verfügung: 2001:8DB:ACAD:2000::/56

  1. Bestimme die Anzahl der Subnetze.
  2. Gib für jedes der drei Campus-Subnetze die IPv6-Netzwerkadresse an.
  3. Nenne die Anzahl an Hosts für jedes Subnetz.


  1. 256
  2. Administration: 2001:8DB:ACAD:2001::/64
    Students: 2001:8DB:ACAD:2002::/64
    Staff: 2001:8DB:ACAD:2003::/64
  3. 65535

Übung 4 Welche Aussage ist wahr?

Wähle die korrekten Aussagen zur gegebenen Schaltung aus.

Welche Bedeutung hat der Eintrag 0::/0 in einer Routingtabelle.
Wähle eine Antwort.

  1. Loopbackadresse
  2. Standardroute
  3. nicht näher bezeichnete Adresse
  4. Multicasadresse


Bestimme eine Hostadresse, zu dem Subnetzwerk 2001:db8:acad:0001::/64 gehört.
Wähle eine Antwort.

  1. 2001:db8:acad:0002::2
  2. 2001:db8:acad:0000::0
  3. 2001:db8:acad:0002::1
  4. 2001:db8:acad:0001:1::0

Ein Admin erstellt vier Subnetze von der Adresse 2001:acad:db8:FF00/56. Bestimme das dritte nutzbare Subnetz die Netzwerkadresse.
Wähle eine Antwort.

  1. 2001:acad:db8:0002::/64
  2. 2001:acad:db8:FF01::/64
  3. 2001:acad:db8:0003::/64
  4. 2001:acad:db8:FF02::/64


Ein Admin erstellt 8 Subnetze von der Netzwerkadresse 2001:acad:db8:FF00/60. Bestimme die fünfte nutzbare Netzadresse.
Wähle eine Antwort.

  1. 2001:acad:db8:FF01/64
  2. 2001:acad:db8:FF05/64
  3. 2001:acad:db8:FF40/64
  4. 2001:acad:db8:FF04/64

Ein Router ist auf SLAAC konfiguriert. Wie häufig sendet er ein RA.
Wähle eine Antwort.

  1. 20 s
  2. 200 s
  3. 400 s
  4. Ein Router sendet keine RA.


Ein Host empfängt keine RA. Deshalb sendet er eine ...
Wähle eine Antwort.

  1. Host Advertisement
  2. Router Advertisment
  3. Host Solicitation
  4. Router Solicitaiton

An einem Router wird der Befehl ipv6 address fe80::1 link-local abgesetzt. Bestimme den vorherigen Befehl.
Wähle eine Antwort.

  1. R1# interface G0/0
  2. R1> no shutdown
  3. R1(config)# interface G0/0
  4. R1(config-line)# interface G0/0


Bestimme den IPv6-Adressbereich, die für 53 Subnetze benötigt wird.
Wähle eine Antwort.

  1. /64
  2. /56
  3. /57
  4. /58

Wortliste und Satzbausteine



die IPv6-Adresse, -n eine 128 Bit lange Netz­werk­adresse
Global Unicast Address (GUA) öffentliche IPv6-Adresse mit Global Routing Prefix (48 Bits), Subnet ID (16 Bits) und Interface ID (64 Bits)
Link Local Address (LLA) lokale IPv6-Adresse, die nicht geroutet wird
Loopback Address ::1 Sender und Empfänger mit identischer Adresse für Netzwerktests
Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) Dynamische Adressvergabe für IPv6-Adressen
Router-Advertisement-Nachrichten (RA) Router-Adress­informationen für IPv6-Hosts
Router-Solicitation-Nachrichten (RS) Host-IPv6-Nachrichten zur Anforderung von IPv6-Adressinformationen
EUI-64-Prozess Prozess bei dem mit Hilfe der MAC-Adresse eine eigene Interface ID erzeugt wird
Duplicate Address Detetction (DAD) wird bei der zufälligen Erzeugung einer IPv6-Interface ID zur Prüfung auf Eindeutigkeit verwendet
Sub­netting, - Sub­netting dient der Unter­teilung eines pri­vaten Netz­werks in mehrere Seg­mente. Da­durch wird die Netz­werk­leis­tung ver­bessert.