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Subnetting IPv6

IPv6 gibt es seit Mitte der 90er Jahre, denn da hat man schon verstanden, dass die 4 Milliarden IP-Adressen von IPv4 nicht mehr ausreichen werden. In den letzten Jahren sind die letzten IPv4-Adressen von der IANA vergeben worden. Es gibt also keine freien IPs mehr.

Desshalb hat man IPv6 entwickelt, um dem Engpass entgegenzuwirken und genug IP-Adresse bereitzustellen.

 

Wie viele IP-Adressen bietet IPv6?

Die Anzahl möglicher IP-Adressen lässt sich kaum noch in einer Dezimalzahl ausdrücken. In Potenzschreibweise ist das 2^128. Verglichen mit IPv4 sind das ausgeschrieben:

Version Angabe in Ganzzahl

IPv4

IPv6

4.294.967.296

340.282.366.900.000.000.000.000.000.000.000.000.000

 

Wie sieht eine IPv6 Adresse aus?

Die IPv6 Adresse ist 128 bit lang und wird in hexadezimaler Schreibweise zu je 16 Bit (4 Byte) dargestellt. Durch Doppelpunkte getrennt kann man die Bytes besser auseinanderhalten und einfacher  die IPs zu lesen. Ein Beispiel sind die folgenden Adressen:

2001:d3:a3df:3357:54b7:1d72:6f0a:e9dc
2003:d3:a3df:3267:53b7:d72:6b0b:c1df
2001:d3:a3df:3257:1f:d72:7bb:c2ff

Aber Moment mal... Die unteren Adressen werden ja kürzer. Wie geht das? Man hat sich überlegt, dass man führende Nullen (0) weglassen kann. So kürzen sich folgende IPv6-Adresse stark zusammen:

Voll ausgeschriebe Adresse  Gekürzte Schreibweise
Global Unique Addr: 2001:00d3:a3df:3257:001f:0d72:07b:c2ff
Global Unique Addr: 2001:0db8:0000:08d3:0000:8a2e:0070:7344            
Loopback-Address:  0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
2001:d3:a3df:3257:1f:d72:7b:c2ff
2001:db8::8d3:0:8a2e:70:7344
::1

Kommen mehrere Bytes mit "Nullen" aufeinander, dann kann man sie sogar komplett weg lassen. Das beste Beispiel dafür ist die Loopback-Adresse.

 

Der Aufbau einer IPv6-Adresse

Die IPv6 Adresse ist hierarchisch aufgebaut. Grob betrachtet ist eine solche Adresse in zwei Teile aufgeteilt: Netzanteil und der Hostanteil.

2001:00d3:a3df:3357:54b7:1d72:6f0a:e9dc

Der Netzanteil (Network-Prefix) (blau) ist 64 Bit lang, unveränderbar für uns und wird vom Provider zugewiesen. Der Hostanteil (Interface-Identyfier) (gelb) kann vom uns frei genutzt und an Hosts vergeben werden. Das ist ein wahnsinnig riesiger Anteil.

Der Netzanteil: Es gibt noch weitere Unterteilungen im Network-Prefix. Typische Präfixe sind 32, 48 und 52. Der Provider bekommt in der Regel die ersten 32 Bit zugewiesen. Die nächsten 16 Bit sind für seine Netzaufteilungen. Die nächsten 16 bzw. 32 Bit nutzt der Provider für seine Aufteilungen. Der Kunde bekommt dann in der Regel eine /64 Adresse zugewiesen.

2001:00d3:a3df:3357:

 

Welche Adresstypen gibt es?

Verbindungslokale_Adresse: 
(Link Local Address)
FE80:: /10
Bereich: fe80 - fefb
Diese Adresse wird automatisch vom System an sich selbst vergeben. Das Präfix ist /10. Die fehlenden Bits bildet der Client selbst aus der MAC-Adresse zzgl. Zufallswert ODER komplett zufallsgeneriert. Beide Varianten sind möglich. Hängt vom Betriebsystem ab. Eine Link-Local-Adresse ist nur innerhalb eines Netzwerksegments gültig und ist  Vergleichbar mit einer APIPA-Adresse.
Sie beginnt immer mit FE80.
Multicast-Adresse:
FF00::1 /8
Bereich: ff00 - ffff
Multicast Adressen dienen als Verteiler. Über eine IP-Adresse können mehrere Geräte angesprochen werden. Da es bei IPv6 keine eigene Broadcast Adresse gibt, wird hierfür die Multicast Adresse verwendet.
Es sind noch drei weiteren Multicast-Adressen wichtig. Mittels dieser Multicast Adressen werden alle Router angesprochen.
ff01::2,ff02::2 und ff05::2
Globale eindeutige Adresse:
(Global Unique Address)
2001:: /3
Bereich: 2000 - 3fff
Sie ist vergleichbar mit der öffentlichen IP und global absolut einmalig/eindeutig.
Loopback-Address:
::1 /128
Die einfachste und gleichzeitig wichtigste Adresse. Sie ist mit der Loopback-Adresse von IPv4 gleichzusetzen.

 

Wie funktioniert denn das Subnetting?

Machen wir doch mal eine Aufgabe, anhand derer gut zu erkennen ist wie das Subnetting funktioniert. Dazu gibt es zwei Varianten, die man anwenden kann. Ein mal die Bitschreibvariante oder jene nach einer Tabelle (siehe ganz unten). Die einfachere, sicherere und schnellere Variante ist die nach der Tabelle. Den Aufbau merkt man sich am besten einfach, dass man sie jederzeit auf einem Blatt Papier schreiben und dann Subnetting betreiben kann.

Wir haben das Netzwerk FC00:ABCD:: /32 erhalten und müssen es in 20 Subnetze aufteilen.

 

Neue Subnetmask ermitteln:

20 Subnetze sind gefordert. Wir suchen also die nächst mögliche Größe. Zählen wir also hoch

2^1 - 2
2^2 - 4
2^3 - 8
2^4 - 16
2^5 - 32

Also deckt 32 (das ist dann 2^5) unsere 20 Netze (32 mögliche Netze) ab. Wir merken uns also 2^5 und zählen sie zu den zuvor genannten Subnetmask /32 hinzu. Also 32 + 5 ergibt 37. Die neue Subnetmask ist ab jetzt /37.

 

Netzwerk ermitteln:

Nun schauen wir in die Tabelle (ganz unten) für welche Zahl die 2^5 steht und stellen fest, dass es 80 ist. Nicht Achtzig, sondern Acht, Null. Wichtig, dass man das so sagt, da es eine hexadezimale Zahl ist. Natürlich kann man auch 0x80 schreiben. So kennzeichnet man nämlich Hexzahlen. Bei Zahlen wie 1A37 ist das klar, aber bei reinen Ziffern wie 0183 könnte es auch eine Dezimalzahl sein. Darum schreibt man einfach ein 0x davor. Bspw 0x0183.

 Die Netzwerke ermitteln wir dann wie folgt:

  1. Netzwerk: FC00:ABCD:0000:: /37
  2. Netzwerk: FC00:ABCD:0080:: /37
  3. Netzwerk: FC00:ABCD:0100:: /37

usw...

Vielleicht versteht der ein oder andere nicht wie man von 0x0080 auf 0x0100 kommt.

 

Tabelle zu hexadezimalen Differenzen

Hexadezimalwert  Zweierpotenz
1 2^0
2 2^1
4 2^2
8 2^3
10 2^4
20 2^5
40 2^6
80 2^7
100 2^8
200 2^9
400 2^10
800 2^11
1000 2^12
2000 2^13
4000 2^14
8000 2^15

 

Zweierpotenzen und Dezimalwert

2^15
2^14 2^13 2^12 2^11 2^10 2^9 2^8 2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0
32768 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

 

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