Was ist der Unterschied zwischen IPv4 und IPv6?
IPv4 und IPv6 sind zwei Versionen des Internet Protocol (IP)-Adressierungssystems. IP ist eine Reihe von Kommunikationsregeln, die den Datenaustausch über das Internet ermöglichen. Im Kern besteht das Internet aus einer Sammlung von Milliarden von Geräten, die über Netzwerktechnologien Daten miteinander austauschen. IP verwendet ein Nummerierungssystem, um jedem angeschlossenen Gerät eine eindeutige Identifikationsnummer oder Adresse zu geben. IPv4 verwendet ein 32-Bit-Adressformat und kann mehr als 4 Milliarden Adressräume aufnehmen. Mit dem Ausbau des Internets und der Systeme des Internet der Dinge (IoT) erweist sich IPv4 in seinem Adressbereich als unzureichend. Es wird durch IPv6, das ein 128-Bit-Adressformat verwendet und mehr als 1x10 36 Adressen aufnehmen kann, schrittweise eingestellt.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen IPv4 und IPv6?
Die Hauptfunktion von IPv4 und IPv6 besteht darin, Daten über das Internet zu senden und zu empfangen, die an das richtige Gerät weitergeleitet werden, unabhängig von der zugrunde liegenden Netzwerkinfrastruktur. Das Routing oder die Identifizierung des Paketflusses ist die wichtigste Technologie hinter der gesamten Internetkommunikation. In den folgenden Abschnitten werden einige Ähnlichkeiten beschrieben.
Ausgewähltes Benennungssystem
Ähnlich wie jedes Land der Welt einen eindeutigen Namen hat, sind IPv4 und IPv6 so konzipiert, dass jedes Gerät im Internet eindeutig benannt oder identifiziert werden kann. Dazu gehören Computer, Mobiltelefone und IoT-Netzwerkgeräte.
Kernprotokoll
Sowohl IPv4 als auch IPv6 sind Teil der TCP/IP-Protokollsuite (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Diese Protokolle regeln seit den frühen 1980er Jahren das Standardbetriebssystem für das Internet. Die TCP/IP-Suite umfasst auch das User Datagram Protocol (UDP). Trotz des Namens IP-Version vier war IPv4 das erste Internetprotokoll. In ähnlicher Weise wurde IPv6 erstmals 1995 spezifiziert – es wurde jedoch erst 2017 als Internetstandard oder Teil der TCP/IP-Suite veröffentlicht.
Verbindungslose Datenübertragung
IPv4 und IPv6 sind verbindungslose Protokolle, die Multi-Paket-Routing verwenden, um Daten in kleinere Blöcke aufzuteilen und über das Internet zu senden. IPv4 und IPv6 bestimmen den Pfad, den jedes dieser Pakete nimmt, was bedeutet, dass Pakete aus demselben Datenelement unterschiedliche Internetverkehrswege über das Internet nehmen können. Pakete werden auf dem Empfangsgerät in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengesetzt. Dies erfolgt durch TCP oder UDP auf der Transportschicht im OSI-Modell.
Hauptunterschiede: IPv4 im Vergleich zu IPv6
IPv4- und IPv6-Pakete sind unterschiedlich zusammengesetzt, wobei IPv6 unterschiedliche Header und insgesamt einen kürzeren Header-Speicherplatz besitzt. IPv6 bietet auch separate Header-Pakete als Feature zur Erweiterung der Routing-Optionen. Im Folgenden sind drei Hauptunterschiede aus Benutzersicht aufgeführt.
Adressumgebung
Die vollständige Adressumgebung von IPv4 beträgt 2³² oder 4.294.967.296 IP-Adressen. IPv6 hat einen deutlich höheren Adressraum von 2¹ ², oder 3,403×10³, oder 340.282.366.920.938.000.000.000.000.000.000.000 eindeutigen IP-Adressen. Diese Zahl entspricht auf Englisch etwa 340 Undezimillion, 300 Dezillion.
Von den IPv4-Internetadressen gibt es rund 588 Millionen reservierte IP-Adressen, der Rest ist öffentlich verfügbar. Aufgrund der Zunahme von Internetgeräten waren die nicht zugewiesenen IPv4-Internetadressen 2011 erschöpft. IPv6 bietet zwar eine Lösung für den erschöpften Adressraum, die aktuelle Lösung stellt jedoch eine Abstraktion dar, indem andere Adressierungssysteme – wie Network Address Translation (NAT) – auf IPv4 aufgesetzt werden.
IPv6 hat auch eine große Anzahl reservierter IP-Adressen – bei einem insgesamt viel größere Adressumgebung ist dies jedoch im Vergleich keine signifikante Zahl. Nach aktuellen Schätzungen ist die Adressumgebung unerschöpflich.
Benennung
In IPv4 wird der Adressname durch eine numerische Adresse mit vier Dezimalzahlen (im Bereich von 0–255) dargestellt, die jeweils acht Bit repräsentieren, getrennt durch drei Punkte:
197.0.0.1
In IPv6 wird der Adressname durch acht Hexadezimalzahlen dargestellt, die aus Zahlen (0–9) und Buchstaben (A–F) bestehen, die jeweils für vier Bit stehen und durch Doppelpunkte getrennt sind:
2600:1400:d:5a3::3bd4
Mehrere Nullen innerhalb einer Gruppe können zu einem leeren Doppelpunktblock komprimiert werden.
Arten der Kommunikation
Um die Kommunikationseffizienz zu verbessern, unterstützen sowohl IPv4 als auch IPv6 unterschiedliche Adressierungstypen, sodass ein Gerät mit mehreren Geräten in einem Netzwerk gleichzeitig kommunizieren kann. IPv4 unterstützt Eins-zu-Eins- (Unicast), Eins-zu-Alle- (Broadcast) und Eins-zu-Viele- (Multicast) Adressierung mit Multipaket-Routing. Alternativ unterstützt IPv6 Unicast-, Multicast- und Anycast-Adressierung mit Multipaket-Routing. Bei der Anycast-Kommunikation werden Datenpakete von einem Absender an den nächsten von mehreren Empfängern gesendet, die dieselbe Anycast-Adresse teilen. Der „nächste“ Wert wird durch Routing-Protokolle bestimmt, die den kürzesten Weg oder die niedrigsten Kosten berechnen, um das Ziel zu erreichen.
Wie verbessert IPv6 IPv4?
IPv6 schneidet grundsätzlich besser ab als IPv4, da IPv4 Network Address Translation (NAT) benötigt, um erwartungsgemäß zu funktionieren. Diese Übersetzer werden in Netzwerken installiert, um den Adressraum von IPv4 künstlich zu vergrößern. Dies bedeutet, dass Pakete an das richtige Gerät weitergeleitet werden können, obwohl die Anzahl der eigenständigen IP-Adressen vor langer Zeit erschöpft ist. Mit IPv6 werden NATs nicht mehr benötigt, wodurch der Leistungsaufwand bei der Übersetzung entfällt. Im Folgenden sind einige weitere Verbesserungen von IPv6 aufgeführt.
Automatische Konfiguration
Bei IPv4 ist ein DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) erforderlich, um die IP-Adresszuweisung abzuwickeln und Computer zu identifizieren, die mit einem Netzwerk verbunden sind. In IPv6 wird Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) verwendet, bei der das Gerät selbst seine eigene Adresse ohne externe Partei oder Protokoll automatisch konfigurieren kann. Da kein DHCP mehr erforderlich ist, wird auch der Gesamtverkehr im Netzwerk reduziert.
Routing
IPv6 bietet Features, die das Routing über das Internet effizienter machen als IPv4. Dazu gehören die Entfernung von NAT, die Vereinfachung von Routing-Headern, das Neighborhood Discovery Protocol (NDP), hierarchische Adressierung und Subnetzbildung sowie Routenaggregation.
Sicherheit
IPv6 integriert mehr Sicherheit in das Protokoll als IPv4. Dazu gehören Internet Protocol Security (IPsec) als Standard, die Möglichkeit, Datenschutzerweiterungen einzubeziehen, und weitere sichere Routing-Protokolle wie OSPFv3.
Wann würden Sie IPv6 über IPv4 verwenden?
Trotz der Verbesserungen von IPv6 gegenüber IPv4 läuft der größte Teil des Internets immer noch auf IPv4. Da auf der alten Infrastruktur IPv4 läuft, kann die Aktualisierung auf IPv6 eine teure und komplexe Migration darstellen. IPv6 wird jedoch zum Standard in Branchen, in denen moderne Netzwerke von Vorteil sind, wie bei ISPs und der Mobil- oder IoT-Fertigung.
Für Unternehmen, die eine moderne Netzwerkinfrastruktur aufbauen möchten, insbesondere mit komplexen IoT- und Microservice-Anforderungen, ist die Entwicklung mit IPv6 als Standard eine kluge architektonische Entscheidung. In ähnlicher Weise kann IPv6 die zukünftige Nachhaltigkeit von Netzwerken für große globale Organisationen sicherstellen, die bereits mit dem IPv4-Overhead-Management und der Bekämpfung der Erschöpfung zu kämpfen haben.
Zusammenfassung der Unterschiede: IPv4 im Vergleich zu IPv6
| IPv4 |
IPv6 |
|
| Wie lautet es? |
Internetprotokoll Version vier |
Internetprotokoll Version sechs |
| Größe der Adresse |
32 Bit oder 2 32 IP-Adressen |
128 Bit oder 2 128 IP-Adressen |
| Benennungsstandard |
Numerische IP-Adresse. Vier Lose dreistelliger Zahlen, getrennt durch Punkte. 197.0.0.1 |
Alphanumerische Adresse. Acht Gruppen vierstelliger hexadezimaler Zahlen, getrennt durch Doppelpunkte. 2600:1400:d:5a3::3bd4 |
| Loopback-Adresse |
127.0.0.1 |
::1 |
| Adressübersetzung erforderlich |
Ja, durch Network Address Translation (NAT) |
Nein |
| Paketadressierung |
Unicast, Broadcast und Multicast |
Unicast, Multicast und Anycast |
| Konfiguration der Adresse |
Manuelle und DHCP-Konfiguration |
Autokonfiguration auf dem Gerät mithilfe der Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC). DHCPv6 wird auch für statusbehaftete Verbindungen unterstützt. |
| Header-Größe |
Variabel; 20 Byte, die auf bis zu 60 Byte ansteigen können, wenn optionale Felder und Flags hinzugefügt werden |
Behoben; 40 Byte. Die Größe der separaten Erweiterungsheader variiert. |
| Header-Prüfsumme |
Ja |
Nein |
| Optionale Extras |
Eingeschränkte Unterstützung für optionale Steuerungen |
Es stehen zahlreiche Erweiterungsheader zur Verfügung, um das Routing, die Fragmentierung, die Servicequalität usw. zu verbessern |
| Datenschutz |
Maskierung von IP-Adressen, um die letzten acht Bits einer Adresse zu verbergen |
IP-Datenschutzerweiterungen, die zufällige temporäre Adressen verwenden |
| Fragmentierung |
Wird von Routern verarbeitet |
Wird vom Urheber bearbeitet |
| DNS-Auflösung |
A-Einträge |
AAAA-Einträge |
| Effizienz beim Routing |
Wird in Headern behandelt |
Wird in Routing-Tabellen behandelt |
| Mobiler Support |
Erfordert mobile IP |
Integriert |
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