Einsteigerleitfaden zu IPv4 und IPv6

Da täglich immer mehr Nutzer und Geräte hinzukommen, sind neue, leistungsfähigere Geräte und Software nötig, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden. Deshalb entstand IPv6 als modernes Gegenstück zum altbewährten IPv4. Doch worin unterscheiden sich die beiden, und warum nutzen wir 2024 noch IPv4, obwohl IPv6 schon lange verfügbar ist? Müssen Sie sofort auf IPv6 umsteigen? Lesen Sie weiter, um es herauszufinden.

IPv4 vs. IPv6: Überblick

Unabhängig von der Version ist das Internet Protocol (IP) ein Regelwerk, das Ihrem Gerät den Datenaustausch mit anderen Geräten ermöglicht. Eine Internet-Protocol-Adresse ist die eindeutige Kennung Ihres Geräts, vergleichbar mit der Adresse auf einem Paket. Stellen Sie sich vor, wie viele Menschen gleichzeitig mit Ihnen etwas bei Google suchen. Woher weiß Google, dass gerade Sie diese Daten angefordert haben oder wohin die Antwort gesendet werden soll? Die IP-Adresse sorgt dafür. IPv4 und IPv6 sind Versionen des Internet Protocol. Je nachdem, welche Version Sie verwenden, sieht Ihre Adresse entsprechend aus.

IPv4 ist nicht die erste IP-Version, aber die erste, die als eigenständige Spezifikation veröffentlicht wurde. Sie wurde 1981 eingeführt und wird noch immer genutzt. Eine IPv4-Adresse sieht beispielsweise so aus: 187.45.657.97. Tatsächlich besteht sie aus vier durch Punkte getrennten Dezimalzahlen, den sogenannten Oktetten. Eine IPv4-Adresse ist 32 Bit lang. IPv4 bietet etwa 4,3 Milliarden eindeutige Adressen (4,294,967,296). Das klingt nach viel, reichte aber nicht aus, weshalb 1995 IPv6 entstand.

IPv6 basiert auf IPv4, bietet jedoch Vorteile bei Sicherheit und Routing-Effizienz. Es verwendet acht durch Doppelpunkte getrennte Hexadezimalzahlen, die Hextets genannt werden. Hexadezimal bedeutet, dass jede Zahl die Ziffern 0 bis 9 und die Buchstaben A bis F enthalten kann. Damit stehen uns bis zu 340 Sextillionen (!) Adressen zur Verfügung. Eine solche Adresse ist 128 Bit lang. Sie sieht beispielsweise so aus: 2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0370:7334.

Um mögliche Fehler zu vermeiden, insbesondere wenn Menschen IPv6-Adressen manuell eingeben, wird die Nullkomprimierung verwendet. Sie erlaubt das Weglassen führender Nullen in jedem Hextet und das Komprimieren benachbarter Nullblöcke. Beim Komprimieren ersetzen Sie diese Blöcke durch Doppelpunkte. Um Verwirrung zu vermeiden, dürfen Sie Blöcke nur einmal komprimieren, da sonst schwer erkennbar wäre, wie viele Blöcke komprimiert wurden. Unser IPv6-Beispiel sieht dann so aus: 2001:db8:85a3::370:7334.

Sehen wir uns nun die Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6 an.

IPv4 vs. IPv6: Unterschiede

Adresskonfiguration

Sowohl IPv4 als auch IPv6 unterstützen die manuelle und automatische Adresskonfiguration. Allerdings unterscheiden sie sich in ihrer Funktionsweise. Bei einer statischen Konfiguration müssen Administratoren bei beiden Protokollen die Adresse und die Präfixlänge konfigurieren, bei IPv4 kann stattdessen eine Subnetzmaske verwendet werden.

Bei der automatisierten Konfiguration gibt es weitere Unterschiede. Sie erfordert bestimmte Protokolle. IPv4 verwendet das DHCP-Protokoll. Dabei weist ein DHCP-Server, der sogar Ihr Router sein kann, eine IP-Adresse aus einem vordefinierten Pool zu, den Ihr Internetanbieter bereitstellt.

Ist DHCP nicht verfügbar, weisen sich Geräte selbst eine Adresse aus dem Bereich 169.254.0.0/16 zu. Dies wird als automatische private IP-Adressierung (APIPA) bezeichnet und ist unter Windows sowie anderen Betriebssystemen verfügbar.

IPv6 bietet mehr Möglichkeiten. Zunächst gibt es die zustandslose automatische Adresskonfiguration (SLAAC). Geräte verwenden von Routern bereitgestellte Netzwerkpräfixe sowie einen Zufallswert oder eine MAC-Adresse, um eine IP-Adresse zu erzeugen. Dadurch ist kein DHCP-Server erforderlich. Das DHCPv6-Protokoll gibt es dennoch. Es kann auf zwei Arten arbeiten: Es weist eine IP-Adresse zu und liefert Konfigurationsdetails wie DNS, oder es liefert Konfigurationsdetails, ohne eine IP-Adresse zuzuweisen.

Auch die Link-Local-Adressierung, also eine Art von IP-Adresse, die innerhalb einer lokalen Verbindung oder eines Netzwerksegments gültig ist, ist bei IPv6 einfacher. Bei IPv4 gehört diese Funktion nicht zum Standard. Stattdessen müssen Sie APIPA verwenden, wenn kein DHCP-Server verfügbar ist. IPv6 weist Link-Local-Adressen automatisch zu, sodass weder eine manuelle Konfiguration noch ein DHCP-Server nötig ist.

Diese Unterschiede ergeben sich hauptsächlich aus der Größe der IP-Adresspools. IPv4-Adressen sind knapp, daher müssen verfügbare Adressen sorgfältig verwaltet werden, besonders in großen Netzwerken.

In einem lokalen Netzwerk teilen sich mehrere Geräte üblicherweise dieselbe öffentliche IP-Adresse, während jedes eine eindeutige private IP-Adresse verwendet. Wenn Sie beispielsweise zu Hause ein Wi-Fi-Netzwerk nutzen, hat jedes Gerät innerhalb dieses Netzwerks seine eigene IP-Adresse, also eine private IP. Suchen Sie jedoch etwas bei Google, sehen Websites immer die IP-Adresse Ihres Routers, also eine öffentliche IP-Adresse. Beim Durchlaufen eines Routers wird eine IP-Adresse verändert. Diese Technik heißt Network Address Translation (NAT). NAT benötigt ebenfalls Zeit und Ressourcen und macht die Sache komplizierter. Der IPv6-Adresspool ist deutlich größer, sodass jedes Gerät eine eigene IP-Adresse haben kann und NAT überflüssig wird. Zusammen mit SLAAC ist vieles mit IPv6 wesentlich einfacher zu handhaben.

Header

Sowohl IPv4- als auch IPv6-Pakete besitzen Header, doch ihre Struktur unterscheidet sich. Ein IPv4-Header kann aufgrund unterschiedlicher enthaltener Optionen 20 bis 60 Byte groß sein, während der IPv6-Header eine feste Länge von 40 Byte hat. IPv6 verwaltet Optionen über Header-Erweiterungen. IPv4-Header enthalten 12 Felder oder mehr, wenn zusätzliche Optionen vorhanden sind, während IPv6-Header nur 8 Felder haben. Felder wie IHL (Internet Header Length) oder die Prüfsumme entfallen. Einfache Header benötigen weniger Verarbeitungszeit und bieten weniger Raum für Fehler.

Subnetting

Die Verwaltung eines Netzwerks ist nur mit Subnetting möglich. Jede IP-Adresse enthält einen Subnetz- und einen Hostanteil. 187.45.657.97/16 bedeutet beispielsweise, dass die ersten 16 Bit einer Adresse das Netzwerk definieren und der Rest den Host angibt. IPv4 verwendet Subnetzmasken variabler Länge (VLSM). Für den Subnetz- und den Hostanteil gibt es keine festen Bitzahlen. IPv6 unterstützt VLSM nicht. Stattdessen sind 64 Bit fest für den Netzwerkanteil und 64 Bit für den Hostanteil vorgesehen. Ohne VLSM ist das Netzwerkdesign einfacher, was ein unkomplizierteres und schnelleres Routing sowie besser planbare Adressschemata ermöglicht.

Einige Quellen erwähnen möglicherweise auch, dass IPv4 ein Klassensystem nutzt, während IPv6 klassenloses Inter-Domain-Routing (CIDR) verwendet. Doch auch bei IPv4 gehören Klassen längst der Vergangenheit an, denn diese Version integriert ebenfalls CIDR. Die grundlegenden CIDR-Prinzipien gelten für IPv4 und IPv6. Unterschiede entstehen dadurch, dass IPv6 einen größeren IP-Pool bietet.

Adresstypen

Sowohl für IPv4 als auch für IPv6 gibt es mehrere Adresstypen. IPv4 kennt Unicast-Adressen für ein einzelnes Gerät und die Kommunikation zwischen Geräten, Broadcast-Adressen zum Senden von Datenpaketen an alle Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerksegments sowie Multicast-Adressen, die gezielter als Broadcast sind und Pakete an eine Gerätegruppe senden, etwa bei Konferenzen und Streaming.

IPv6 bietet Unicast- und Multicast-Adressen, allerdings mit umfangreicherer Funktionalität. Gleichzeitig gibt es keine Broadcast-Adressen, dafür aber Anycast-Adressen. Sie dienen dazu, Pakete an das nächstgelegene Gerät zu senden; mehrere Geräte können dieselbe Adresse teilen. Anycast-IP-Adressen sind für den Lastausgleich nützlich. Außerdem bietet IPv6 Link-Local-Adressen, über die wir bereits gesprochen haben.

Sicherheit und Datenübertragung

IPv6 hebt Sicherheit und Datenübertragung auf ein neues Niveau:

• Das IPsec-Protokoll ist in IPv6 integriert, bei IPv4 ist es optional.
• IPv6 nutzt Verschlüsselung und Authentifizierung, was IPv4 nicht bietet.
• Bei IPv4 können sowohl der Sender als auch weiterleitende Router Datenpakete fragmentieren, bei IPv6 kann dies nur der Sender. Das verringert das Risiko, dass Datenpakete verloren gehen oder beschädigt werden. Außerdem haben alle Pakete dieselbe Größe und Struktur, was die Verarbeitung erleichtert.
• Die Identifizierung von Paketflüssen ist bei IPv6 verfügbar, nicht jedoch bei IPv4. Diese Funktion erlaubt die Kategorisierung und Nachverfolgung von Datenpaketen, stellt optimierte Datenwege sicher und verhindert Verluste.
• Anders als IPv4 bietet IPv6 eine Funktion zur Wahrung der Verbindungsintegrität. Sie trägt dazu bei, dass eine Sitzung zwischen Geräten stabil bleibt und keine unbefugten Änderungen erfolgen. Außerdem hilft sie, Paketverluste, Lecks und Fehler zu vermeiden.

Probleme beim Übergang von IPv4 zu IPv6

Angesichts all dieser Vorteile fragen Sie sich vielleicht, warum IPv4 noch immer verwendet wird. Die Antwort ist einfach: Eine so große Umstellung braucht Zeit und Geld.

• Nicht alle Webressourcen unterstützen IPv6-Datenverkehr;
• IPv6 erfordert häufig leistungsfähigere Software und Hardware, daher ist der Austausch aller Komponenten kostspielig;
• Ältere Geräte sind möglicherweise überhaupt nicht mit IPv6 kompatibel;
• Für die Verwaltung von IPv6-Netzwerken werden mehr geschulte Fachkräfte und Netzwerkadministratoren benötigt.

Deshalb ist der Übergangsprozess noch nicht abgeschlossen. Da wir derzeit sowohl IPv4 als auch IPv6 verwenden, müssen beide koexistieren und zusammenarbeiten. Dafür gibt es mehrere Technologien.

Strategien für den Wechsel von IPv4 zu IPv6

Dual-Stack-Technologie

Geräte mit den passenden technischen Voraussetzungen können gleichzeitig mit IPv4- und IPv6-Protokollen arbeiten. Abhängig von der Zieladresse verarbeiten sie Anfragen und Antworten über das jeweilige Protokoll. In Netzwerken mit Dual-Stack-Technologie können Router sowohl IPv4- als auch IPv6-Datenverkehr verarbeiten, und Geräte können sowohl IPv4- als auch IPv6-Adressen haben. Diese Methode erleichtert den schrittweisen Übergang von IPv4 zu IPv6. Es ist nicht nötig, alle Anwendungen und Hardware, die auf IPv4 angewiesen sind, sofort aufzugeben oder zu aktualisieren.

Tunneling

Tunneling ähnelt ein wenig einem VPN, da IPv6-Datenverkehr über IPv4-Netzwerke gesendet werden kann. Sie erstellen einen “Tunnel”, um Daten an einen anderen IPv6-Knoten zu übermitteln.

NAT

IPv4-Adressen können in das IPv6-Format umgewandelt werden, und einige, aber nicht alle IPv6-Adressen lassen sich in IPv4 umwandeln. Die Technik der Network Address Translation hilft dabei, ein Adressformat in ein anderes zu übersetzen, damit Geräte, die ursprünglich auf unterschiedlichen Protokollen basieren, miteinander kommunizieren können.

IPv4, IPv6 und Proxys

Die grundlegenden Prinzipien von Proxys funktionieren bei IPv4- und IPv6-Protokollen gleich. Gleichzeitig bleiben auch die Herausforderungen des Übergangs bestehen. IPv4-Proxys können IPv6 in der Regel nicht verarbeiten, während IPv6-Proxys mit Dual-Stack-Technologie, Tunneling und NAT häufig beide Protokollversionen verarbeiten können. In gemischten Umgebungen sind jedoch Lecks möglich. Deshalb sollten Sie einen zuverlässigen Anbieter wie DataImpulse wählen. Bei uns erhalten Sie ethisch beschaffte Residential-, Mobile- und Rechenzentrums-Proxys, können zwischen HTTP(S)- und SOCKS5-Protokollen wählen, Länder, Städte und Postleitzahlen ansteuern, ASNs ausschließen und weitere Funktionen nutzen, die Ihren Anforderungen entsprechen.

Fazit

IPv6 stellt uns nicht nur genügend IP-Adressen bereit, sondern vereinfacht auch das Routing und erhöht dadurch die Geschwindigkeit. Zudem bietet es mehr Sicherheit. MacOS, Linux, Microsoft und Android OS können das IPv6-Protokoll verarbeiten. Die USA, die EU, Japan, Südkorea, China und weitere Länder integrieren IPv6 aktiv. Andererseits gibt es weiterhin Kompatibilitätsprobleme, Kosten und einen Mangel an geschultem Personal. Der Wechsel von einem Protokoll zum anderen beeinflusst auch andere Technologien, einschließlich Proxys. Obwohl die Proxy-Funktionen gleich bleiben, bringt der Betrieb in einer gemischten Umgebung einige Herausforderungen mit sich. Um Probleme zu vermeiden, ist die Wahl eines vertrauenswürdigen Anbieters unerlässlich. DataImpulse erfüllt Ihre Anforderungen mit seinem umfangreichen IP-Pool und einer großen Auswahl an Funktionen. Klicken Sie auf die Schaltfläche “Jetzt ausprobieren” oder schreiben Sie uns an [email protected], um loszulegen.