IPV4 vs. IPV6: Unterschied und Vergleich

IPv4, der ältere Standard, verwendet 32-Bit-Adressen, was die Anzahl der verfügbaren eindeutigen Adressen begrenzt und zu einer Adresserschöpfung führt. IPv6, das neuere Protokoll, verwendet 128-Bit-Adressen und bietet praktisch unbegrenzte Adressen, verbesserte Sicherheitsfunktionen und eine vereinfachte Netzwerkkonfiguration und gewährleistet so die langfristige Skalierbarkeit des Internets.

Key Take Away

1. IPv4 verwendet 32-Bit-Adressen, was zu einer begrenzten Anzahl eindeutiger IP-Adressen führt, während IPv6 128-Bit-Adressen verwendet, wodurch ein erheblich größerer Adressraum bereitgestellt wird.
2. IPv6 verbessert IPv4, indem es integrierte Sicherheitsfunktionen, eine bessere Effizienz beim Routing und eine vereinfachte Adresszuweisung bietet.
3. Der Übergang von IPv4 zu IPv6 ist notwendig, um der wachsenden Zahl von mit dem Internet verbundenen Geräten Rechnung zu tragen und eine kontinuierliche Internetfunktionalität zu gewährleisten.

IPV4 vs. IPV6

Der Unterschied zwischen IPV4 und IPV6 besteht darin, dass IPv4 ein 32-Bit-Betriebssystem ist, das 4 Milliarden IP-Adressen unterstützt, während IPv6 ein 128-Bit-Betriebssystem ist, das bis zu 340 Millionen Adressen unterstützt, also ein immenses Upgrade von IPv4.

IPv4 ist das primäre Internet-Netzwerkprotokoll, das derzeit 94 % des Internetverkehrs abwickelt. Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage werden jedoch IP-Adressen knapp. IPv6 wurde entwickelt, um den Mangel an IP-Adressen auszugleichen.

Doch Es ist nicht nur ein Upgrade in einer Reihe von Adressen, sondern auch in allen anderen Netzwerkfunktionen und -qualitäten.

IPv4 (Internet Protocol Version 4) ist die vierte Revision des Internet Protocol (IP) und dient als Grundlage für die Kommunikation im Internet. Es wurde in den frühen 1980er Jahren entwickelt und ist das vorherrschende Protokoll für die Weiterleitung von Datenpaketen über Netzwerke weltweit.

Adressierungsschema

IPv4-Adressen sind 32-Bit-Binärzahlen, die im Dezimalformat mit vier durch Punkte getrennten Oktetten dargestellt werden (z. B. 192.168.1.1). Dieses Format ermöglicht etwa 4.3 Milliarden eindeutige Adressen, was in der Anfangsphase des Internets reichlich erschien, aber mit dem exponentiellen Wachstum internetfähiger Geräte zur Erschöpfung der Adresskapazitäten geführt hat.

Adresserschöpfung und NAT

Die Verbreitung von Geräten und die Beschränkung von IPv4-Adressen haben zu einer Adresserschöpfung geführt, bei der die verfügbaren Adressblöcke erschöpft sind. Um dieses Problem zu entschärfen, werden Techniken wie Network Address Translation (NAT) eingesetzt, die es mehreren Geräten innerhalb eines lokalen Netzwerks ermöglichen, eine einzige öffentliche IPv4-Adresse zu teilen. Während NAT die Lebensdauer von IPv4 verlängert, bringt es Komplexität und Einschränkungen mit sich, z. B. die Behinderung der direkten Peer-to-Peer-Kommunikation und die Komplikation von Netzwerkkonfigurationen.

IPv6 (Internet Protocol Version 6) ist die neueste Version des Internetprotokolls, die entwickelt wurde, um die Einschränkungen seines Vorgängers IPv4 zu beseitigen. IPv6 bietet einen erheblich erweiterten Adressraum, verbesserte Sicherheitsfunktionen und erweiterte Unterstützung für neue Internettechnologien.

Adressierungsschema

IPv6-Adressen sind 128-Bit-Binärzahlen, die im Hexadezimalformat mit acht Gruppen von vier durch Doppelpunkte getrennten Hexadezimalziffern dargestellt werden (z. B. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Dieses Format ermöglicht etwa 340 Millionen eindeutige Adressen und gewährleistet so ein reichhaltiges Angebot an Adressen, um der wachsenden Zahl von mit dem Internet verbundenen Geräten und Diensten gerecht zu werden.

Verbesserte Sicherheit und Autokonfiguration

IPv6 umfasst integrierte Sicherheitsfunktionen wie IPsec (Internet Protocol Security), das Authentifizierung und Verschlüsselung für die Netzwerkkommunikation bietet und so die Datenintegrität und Vertraulichkeit verbessert. Darüber hinaus beinhaltet IPv6 die Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC), die es Geräten ermöglicht, ihre IPv6-Adressen und Netzwerkparameter automatisch zu konfigurieren, ohne dass manuelle Eingriffe oder DHCP-Server erforderlich sind.

Vereinfachtes Netzwerk-Routing und Multicasting

IPv6 vereinfacht das Netzwerkrouting, indem es aufgrund seines riesigen Adressraums Techniken wie Network Address Translation (NAT) überflüssig macht. Es verbessert außerdem die Unterstützung für Multicasting und ermöglicht so eine effiziente Übertragung von Daten an mehrere Empfänger gleichzeitig, was für Anwendungen wie Video-Streaming, Online-Gaming und Echtzeitkommunikation von entscheidender Bedeutung ist.

Übergangsstrategien und Koexistenz mit IPv4

Da die Verbreitung von IPv6 weiter zunimmt, wurden verschiedene Übergangsstrategien entwickelt, um die Koexistenz von IPv6 mit der bestehenden IPv4-Infrastruktur zu erleichtern. Zu diesen Strategien gehören Dual-Stack-Bereitstellung, Tunnelmechanismen wie 6to4 und Teredo sowie Übersetzungsmechanismen wie NAT64 und SIIT (Stateless IP/ICMP Translation). Diese Strategien gewährleisten einen reibungslosen Übergang zu IPv6 und wahren gleichzeitig die Kompatibilität mit IPv4-Netzwerken und -Diensten.

Bedeutung für zukünftiges Internetwachstum

IPv6 spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Skalierbarkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit des Internets, während es ständig wächst und sich weiterentwickelt. Sein großzügiger Adressraum, erweiterte Sicherheitsfunktionen und die Unterstützung neuer Technologien machen es zu einer unverzichtbaren Lösung für die Erfüllung der wachsenden Anforderungen globaler Konnektivität und die Ermöglichung der nächsten Generation internetfähiger Geräte, Anwendungen und Dienste.

• Adresslänge:
  • IPv4-Adressen sind 32 Bit lang, was etwa 4.3 Milliarden eindeutige Adressen ergibt.
  • IPv6-Adressen sind 128 Bit lang und bieten etwa 340 Millionen eindeutige Adressen, sodass ausreichend Adressraum für zukünftiges Wachstum gewährleistet ist.
• Adressvertretung:
  • IPv4-Adressen werden im Dezimalformat mit vier durch Punkte getrennten Oktetten dargestellt (z. B. 192.168.1.1).
  • IPv6-Adressen werden im Hexadezimalformat mit acht Gruppen von vier durch Doppelpunkte getrennten Hexadezimalziffern dargestellt (z. B. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334).
• Header-Format:
  • Der IPv4-Header ist 20 bis 60 Byte lang und enthält Felder für Quell- und Zieladressen, Header-Länge, Diensttyp, Prüfsumme und andere.
  • Der IPv6-Header ist einfacher und effizienter, auf 40 Byte festgelegt und enthält Felder für Quell- und Zieladressen, Verkehrsklasse, Flussbezeichnung, Nutzlastlänge und den nächsten Header.
• Sicherheits-Features:
  • IPv4 verfügt nicht über integrierte Sicherheitsfunktionen und erfordert zusätzliche Protokolle wie IPsec zur Authentifizierung und Verschlüsselung.
  • IPv6 umfasst integrierte Unterstützung für IPsec und erhöht die Sicherheit durch Authentifizierung, Integrität und Vertraulichkeit für die Netzwerkkommunikation.
• Autokonfiguration:
  • IPv4 verlässt sich bei der Adresszuweisung und Netzwerkkonfiguration auf DHCP-Server.
  • IPv6 unterstützt die zustandslose Adressautokonfiguration (SLAAC), sodass Geräte ihre IPv6-Adressen und Netzwerkparameter automatisch konfigurieren können, ohne dass DHCP-Server erforderlich sind.
• Multicasting-Unterstützung:
  • IPv4 unterstützt Multicasting, jedoch mit begrenzten Funktionen und Effizienz.
  • IPv6 verbessert die Unterstützung für Multicasting und ermöglicht die effiziente Übertragung von Daten an mehrere Empfänger gleichzeitig, was für Anwendungen wie Video-Streaming und Echtzeitkommunikation unerlässlich ist.
• Netzwerk-Routing:
  • IPv4-Routing stützt sich aufgrund von Adressraumbeschränkungen stark auf Techniken wie Network Address Translation (NAT).
  • IPv6 macht NAT überflüssig und vereinfacht das Netzwerkrouting mit seinem riesigen Adressraum, was eine End-to-End-Konnektivität erleichtert und die Komplexität von Netzwerkkonfigurationen reduziert.

1. https://dl.acm.org/doi/pdf/10.17487/RFC2474
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6380492/
3. https://ece3115.elimu.net/Notes/IP/Comparison%20study%20between%20IPV4%20and%20IPV6.pdf