Was ist der Unterschied zwischen IPv4 und IPv6?

IPv4 ist das aktuelle Protokoll für die Erstellung, Zuweisung und Nutzung von IP-Adressen. Die erste weit verbreitete Version von IP-Adressen war IPv4. Dieses Internetprotokoll verwendet numerische 32-Bit-Adressen, was bedeutet, dass es etwa 4,3 Milliarden eindeutige IP-Adressen geben kann.

Als IPv4 vor 40 Jahren entwickelt wurde, konnten sich die Ingenieure jedoch nicht vorstellen, dass Millionen von Menschen jeweils mindestens ein paar internetfähige Geräte besitzen würden, so wie wir es heute tun. Heute ist klar, dass IPv4 nicht genug IPs für die Weltbevölkerung bereitstellen kann. Erschwerend kommt hinzu, dass in den Anfangstagen von IPv4 großen Unternehmen Milliarden von IP-Adressen zugeteilt wurden. Obwohl diese bis heute nicht genutzt wurden, weigern sie sich, sie an die Welt zurückzugeben, und uns gehen die IPs aus.

IPv6 ist eine aktuelle Version von IP, die ein 128-Bit-Adressformat verwendet, in den 90er Jahren erschien und fast 3,4×10^38 eindeutige Adressen bietet. IPv6 verwendet eine 128-Bit-Technologie und kann 340 Undezillionen IP-Adressen bereitstellen (340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, um genau zu sein). Das sind viel mehr als die 4,3 Milliarden eindeutigen IPv4-Adressen.

Trotz seiner offensichtlichen Überlegenheit im Umfang hat sich IPv6 aus zweierlei Gründen noch nicht vollständig durchgesetzt. Erstens, weil IPv6 nicht mit IPv4 funktioniert. Wenn eine Webseite auf IPv4 läuft, dein Gerät und dein Internetanbieter aber ausschließlich das neuere Protokoll verwenden, kannst du nicht auf die Webseite zugreifen. Um auf die Webseite zugreifen zu können, muss dein Gerät auch mit IPv4 kompatibel sein. Die meisten modernen Router und elektronischen Geräte unterstützen heutzutage IPv6; für eine nahtlose weltweite Umstellung müssen jedoch alle Geräte, Betriebssysteme und Internetanbieter ihre Systeme aufrüsten. Um Service-Unterbrechungen zu vermeiden, müssen sie eine Zeit lang beide Protokolle verwenden, was teuer werden kann. Wie du IPv6 aktivieren oder deaktivieren kannst, erfährst du in unserem Artikel hier.

Zum anderen sind die Vorteile für den Durchschnittsnutzer nicht klar ersichtlich. Für Unternehmen ist es schwer, die Investition in eine neue Technologie zu rechtfertigen, wenn ihre Kunden die direkten Auswirkungen nicht sehen oder keinen großen Nutzen darin sehen. Die Schaffung von mehr IP-Adressen ist ein wichtiges und weitsichtiges Ziel, aber sie wird sich erst dann auf den Alltag der Nutzer auswirken, wenn uns tatsächlich die Adressen ausgehen.

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Der Hauptunterschied zwischen den Protokollen IPv4 und IPv6 besteht darin, dass IPv4-Adressen 32 Bits verwenden, während IPv6 ein 128-Bit-Protokoll ist. Im Folgenden erfährst du mehr über die Unterschiede zwischen diesen beiden Protokollen.

IPv4-Adressen verwenden eine 32-Bit-Adressenlänge, während IPv6 eine 128-Bit-Adressenlänge verwendet.

  • Ein Beispiel für eine IPV4-Adresse ist localhost – 127.0.0.1. Im Binärformat würde dies als 01111111.00000000.00000000.00000001 geschrieben werden.
  • Ein Beispiel für eine IPv6-Adresse wäre 2001: db8: 3333: 4444: 5555: 6666: 7777: 8888. Als 128-Bit-Format wäre das Binärformat für die Zwecke dieses Beitrags ein bisschen zu lang, um es auszuschreiben.

Wie bereits erwähnt, sorgen die längeren Adressen und die hexadezimale Schreibweise für eine weitaus größere Anzahl von Adressen in IPv6.

In IPv4 kann der Header zwischen 20 und 60 Byte lang sein, während bei IPv6 die Header eine feste Größe von 40 Byte haben. Der Header der IPv4 ist normalerweise auf 20 Byte begrenzt, es sei denn, am Ende des Headers sind Optionen eingestellt.

Anstelle des variablen Header-Elements von IPv4 erlaubt IPv6 Erweiterungen, die das Protokoll zukunftssicher machen, indem sie die Einbindung zukünftiger Technologien erleichtern. Die größeren Header von IPv6 bedeuten einen größeren Overhead. Allerdings bietet der größere Header aufgrund der eingebauten Elemente eine Reihe von Vorteilen:

  • Er verwendet keine Prüfsummen, so dass er während der Übertragung nicht verarbeitet werden muss.
  • Er verwendet Flow-Labels, um Nutzdaten zu identifizieren und so die Servicequalität zu verbessern.
  • IPv6-Pakete können während der Übertragung nicht fragmentiert werden, was die Integrität verbessert. Nur der Quellknoten kann ein Paket fragmentieren.

IPv4 bietet Broadcast-, Unicast- und Multicast-Adressen. Diese Unterscheidung wird dadurch erreicht, dass bestimmte IP-Adressen reserviert und von der allgemeinen Nutzung ausgeschlossen werden. IPv4-Adressen können auch für Anycast verwendet werden, aber dies ist kein definierter Adresstyp in IPv4.

IPv6 bietet Unicast (global, link-local, loopback, unspecified, unique local), Multicast (well – known, transient, solicited-node) und Anycast-Adressen. Hinweis: Damit Anycast in IPv6 funktioniert, muss dem Routing-Gerät mitgeteilt werden, dass es eine Anycast-Adresse teilt.

Die Adresskonfiguration ist bei diesen beiden Protokollen sehr unterschiedlich. In IPv4 werden die Adressen manuell oder über DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) konfiguriert.

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IPv6 unterstützt die manuelle, SLAAC (StateLess Address AutoConfiguration) und DHCPv6 (stateless / stateful) Konfiguration. In den meisten Anwendungsfällen ist IPv6 dadurch viel einfacher zu konfigurieren und zu betreiben.

IPv4 verwendet ARP (Address Resolution Protocol), um Internet-IPv4-Adressen mit lokalen Link-Layer-Adressen wie MAC-Adressen zu verknüpfen. IPv6 verwendet NDP (Neighbor Discovery Protocol), um lokale Geräte miteinander zu verbinden und sie mit dem Internet-Gateway des lokalen Netzwerks zu verknüpfen.

Viele, die bereits eine IPv6-Adresse zugeteilt bekommen haben, machen sich Gedanken darüber, ob sich dadurch auch etwas an der Nutzung ihres VPN-Dienstes ändern wird. Dies sollte nicht der Fall sein, da sich generell an der Internetnutzung in den nächsten Jahren erstmal nichts ändern wird. VPN-Anbieter sind also nicht dazu gezwungen, ihren Kunden IPv6-Adressen zu offerieren. Es besteht nämlich auch aktuell keine technische Relevanz dafür. IPv6-Adressen, die vom Internetanbieter vergeben wurden, werden sogar von der Firewall des VPN-Dienstes blockiert, damit die Anonymität für den Nutzer weiterhin sichergestellt werden kann. Auch der bekannte Anbieter NordVPN mit seiner VPN-Software geht so vor.

VPN-Anbieter, die schon IPv6-Adressen anbieten und auch unterstützen gibt es aktuell kaum. Im Moment ist das aber technisch gesehen auch noch gar nicht nötig. Dies wird sich in der Zukunft natürlich ändern und die Anzahl der VPN-Dienste mit IPv6-Adressen wird stetig ansteigen.

Bei Windows 10 und 11 gehört IPv6 schon zum Standard. Besitzt du eine IPv4-Adresse, werden dir vier Zahlensets von 0 bis 255, die durch Punkte getrennt werden, angezeigt. Bei einer IPv6 werden dir acht Zahlenblöcke gezeigt, die durch Doppelpunkte getrennt werden.

Als Kunden bekommt ihr von der Umstellung auf das neue IPv6-Protokoll wenig bis gar nichts mit. Denn auch nach der Aktivierung desselben, läuft das alte IPv4-Protokoll noch für längere Zeit parallel mit. Ihr braucht euch auch keine Sorgen machen, wenn ihr noch das alte Protokoll nutzt, aber Webseiten besucht, die bereits das neue verwenden. Das stellt kein Problem für euch dar und auch davon werdet ihr in der Regel nichts merken.

Neben dem entscheidenden Vorteil, die IPv4-Adressknappheit zu beheben, hat IPv6 einige entscheidende Vorteile, die die Nutzer genießen, wenn es endlich eingeführt wird (falls?):

IPv6 wurde mit Blick auf die Sicherheit entwickelt und bietet Vertraulichkeit, Authentifizierung und Datenintegrität. Das Internet Control Message Protocol (ICMP), eine IPv4-Komponente, kann Malware übertragen und wird daher oft von Unternehmensfirewalls blockiert. IPv6-ICMP-Pakete hingegen können IPSec nutzen und sind dadurch viel sicherer.

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Im Gegensatz zu IPv4-Adressen werden IPv6-Adressen keinen Teil der Welt bevorzugen und für jeden verfügbar sein. Als IPv4 eingeführt wurde, waren 50 % der Adressen für die USA reserviert.

IPv6 hat längere Header, aber sie sind konsistent, im Gegensatz zu den variablen Headern von IPv4. Das könnte bedeuten, dass der Code für das Routing zu diesen Adressen einfacher wird und auch weniger Hardware benötigt.

Um den Mangel an IP-Adressen zu beheben, haben die Ingenieure die Methode der Network Address Translation (NAT) entwickelt. IPv6 würde genügend IP-Adressen für alle Geräte schaffen, sodass NAT nicht mehr notwendig wäre. Jedes Gerät kann sich nun mit dem Internet verbinden und direkt mit Webseiten „kommunizieren“.

Eine der besten Funktionen von IPv6 ist wohl die bereits erwähnte zustandslose Autokonfiguration. Sie ermöglicht es Geräten, sich selbst IP-Adressen zuzuweisen, ohne einen Server zu benötigen. Stattdessen werden die IP-Adressen anhand der MAC-Adresse des Geräts generiert, die für jedes Telefon, Tablet oder Laptop, das du besitzt, eindeutig ist. So können sich Geräte, die mit demselben Netzwerk verbunden sind, leichter gegenseitig finden.

Hier ist ein kurzes Video, in dem es näher erklärt wird:

Immer wieder hört man von einem niedrigeren Ping beim Besuch von Webseiten mit IPv6. Das stimmt aber nicht in jedem Fall. Viele Server nutzen intern schon das neue Protokoll. Eine ankommende Anfrage an den Server, die noch IPv4 nutzt, muss also erst umgerechnet werden. Dies kann wenige Zehntelsekunden länger dauern. Das heißt also einfach ausgedrückt, da die Umrechnung von einem IP-Format in das andere Zeit kostet, ist IPv6 generell nicht schneller.

Es gibt aber dennoch Vorteile von IPv6 bezüglich der Geschwindigkeit. Google kann nämlich erkennen, wenn eine Webseite dieses neue Protokoll nutzt. Das heißt der Google-Bot spart beim Crawlen der Webseite Zeit und kann sich so auch die Seiteninhalte länger anschauen. Allerdings geht es auch hier nur um Zehntelsekunden. Zudem ist der Header einer Internetseite durch IPv6 in der Lage miteinander verbundene Extensions einzubinden. Der Header wird also reduziert und ungenutzte Erweiterungen können ausgeklammert werden. Dadurch wird ebenfalls die Geschwindigkeit etwas verbessert.

Generell kann man also sagen, dass IPv6 die Geschwindigkeit beim Besuch einer Internetseite schon verbessern kann.

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