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IPv4 vs. IPv6: Unterschiede und Gemeinsamkeiten

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John

Veröffentlicht 18. Juli 2018
2020-12-02 21:22:58
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Das Internet-Protokoll (IP) ist eines der wichtigsten Kommunikationsprotokolle in der Internet Protocol Suite (IPS), die für das Routing und die Adressierung von Paketen für Netzwerkgeräte wie Computer, Laptops und Glasfaser-Switches über ein einzelnes Netzwerk oder eine Reihe von miteinander verbundenen Netzwerken verwendet wird. Derzeit gibt es zwei Versionen des Internet-Protokolls: IPv4 (IP-Version 4) und IPv6 (IP-Version 6). Im Folgenden werden die Definitionen und Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6 veranschaulicht.

Was ist IPv4?

IPv4 ist die vierte Version von IP, die die Regeln für Computernetzwerke festlegt, die nach dem Prinzip des Paketaustauschs funktionieren. Es kann Geräte, die über ein Adressierungssystem an das Netz angeschlossen sind, eindeutig identifizieren. Jedes Mal, wenn ein Gerät Zugang zum Internet erhält (sei es ein Switch, ein PC oder andere Geräte), wird ihm eine eindeutige, numerische IP-Adresse wie 192.149.252.76 zugewiesen (siehe unten). Das IPv4 verwendet ein 32-Bit-Adressschema, das die Speicherung von 2^32 Adressen (4,19 Milliarden Adressen) ermöglicht. Die zunehmende Zahl der an das Internet angeschlossenen Endbenutzer führt zur Erschöpfung der IPv4-Adressen. Aus diesem Grund wird auch das neue Internet-Adressierungssystem, IPv6, eingesetzt, um den Bedarf an mehr Internet-Adressen zu decken.

IPv4 Address Format.jpg

Was ist IPv6?

IPv6 (Internet Protocol Version 6) wurde 1999 eingeführt, da die Nachfrage nach IP-Adressen das verfügbare Angebot zu übersteigen drohte. Es ermöglicht die Kommunikation und den Datentransfer über ein Netzwerk. IPv6 ist eine 128-Bit-IP-Adresse, die insgesamt 2^128 Internet-Adressen unterstützt. Die Verwendung von IPv6 löst nicht nur das Problem der begrenzten Ressourcen an Netzwerkadressen, sondern auch die Barrieren, die mehreren Zugangsgeräten den Anschluss an das Internet erschweren. Eine IPv6-Adresse könnte wie folgt geschrieben werden: 3ffe:1900:fe21:4545:0000:0000:0000:0000:0000.

IPv6 Address Format.jpg

IPv4 vs. IPv6

IPv4 und IPv6 sind beides Adressen, die zur Identifizierung von Geräten verwendet werden, die an ein Netzwerk angeschlossen sind. Sie sind im Prinzip gleich, unterscheiden sich aber in ihrer Funktionsweise.

Performance

Im Vergleich zu IPv4 wird bei IPv6 die IP-Adresse von 32 Bit auf 128 Bit erhöht, um größere Adressanforderungen zu unterstützen. Es wird geschätzt, dass es 4x10^18 IPv6-Adressen pro Quadratmeter auf der Erdoberfläche gibt, so dass die IP-Adressen in absehbarer Zeit nicht ausgehen werden. Bei der Kodierung von IPv6-Adressen wird eine dem CIDR ähnliche Hierarchie verwendet, was das Routing vereinfacht.

IP-Header-Format

TEs wird einige redundante Domänen im IPv4-Header-Format geben, die entweder fallen gelassen oder als erweiterte Header in IPv6-Adressen aufgeführt wurden. Obwohl die Größe der IPv6-Header von IPv6-Adressen viermal so groß ist wie die von IPv4-Adressen, sind die IPv6-Header nur zweimal so groß wie die von IPv4-Adressen. Dadurch wird der Overhead der Paketverarbeitung und die Header-Bandbreite stark reduziert.

Support für Optionen

Die IPv4-Optionen werden in dem Header platziert, während IPv6 in einen separaten und erweiterten Header gesetzt wird. Der Header wird erst verarbeitet, wenn Sie einen Router angeben, was die Routing-Performance erheblich verbessert. Die strengen Anforderungen an die Optionslänge sind durch IPv6 gelockert worden (bis zu 40 Bytes für IPv4-Optionen), und neue Optionen werden eingeführt, wann immer Sie sie benötigen. Viele der neuen Funktionen von IPV6 werden durch Optionen wie Unterstützung für IP-Layer-Sicherheit (IPSEC), Jumbogramm, mobile IP und so weiter bereitgestellt.

Netzwerk-Sicherheit

Für IPv4 ist die Internet Protocol Security (IPSec) optional oder erfordert Zahlungsunterstützung. Während IPSec für IPv6 eine erforderliche Option ist. Darüber hinaus wurde IPv6 um Identitätsprüfung und Datenkonsistenz erweitert, was die Sicherheit und Vertraulichkeit Ihres Netzwerks erheblich verbessert.

Anwendung

Heutzutage wird IPv6 seit vielen Jahren erfolgreich in Netzwerken eingesetzt. Das Anwendungsgebiet von IPv4 ist jedoch umfangreicher als IPv6. Wie kommt es also zu dieser Situation? Nach der Einführung von IPv6 hat es offenbar viele Probleme gegeben, z.B. schlechte Kompatibilität mit der bestehenden Infrastruktur, Schwierigkeiten beim Übergang von IPv4 zu IPv6 und so weiter. Diese haben auch zu einer langsamen Entwicklung von IPv6 geführt. Am Beispiel von Google zeigt die folgende Grafik den Prozentsatz der Nutzer, die von 2009 bis 2019 über IPv6 auf Google zugreifen. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit von IPv6 in der Anfangsphase sehr langsam ist. Bis jetzt ist der Anteil der Nutzer, die über IPv6 auf Google zugreifen, immer noch nicht so gut wie bei IPv4.

IPv6 Adoption Trend Among Google Users.jpg

Spezifikationen: IPv6 vs IPv4

Unterschiede IPv4 IPv6
Adressierungsmethode Eine numerische Adresse. Ihre binären Bits werden durch einen Punkt (.) getrennt Eine alphanumerische Adresse, deren binäre Bits durch einen Doppelpunkt (:) getrennt sind.
Adresstypen Unicast, Broadcast und Multicast. Unicast, Multicast und Anycast.
Adress-Maske Wird für ein bestimmtes Netzwerk vom Host-Teil verwendet Nicht verwendet
Anzahl der Header-Felder 12 8
Länge der Header-Felder 20 40
Checksum Hat Checksum-Felder Hat keine Checksum-Felder
Anzahl der Klassen Klasse A bis E Unbegrenzte Anzahl von IP-Adressen
Konfiguration IP-Adressen und Routen müssen zugewiesen werden Die Konfiguration ist optional, je nach benötigten Funktionen
VLSM Unterstützt Nicht Unterstützt
Fragmentierung Erledigt durch Senden und Weiterleiten von Routen Durch den Absender erledigt
Routing Information Protocol Unterstützt durch Routed-Daemon. IPv6 wird vom RIP nicht unterstützt. Daher verwendet es statische Routen.
Netzwerk-Konfiguration Manuell oder mit DHCP Autokonfiguration
SNMP Protokoll, das für die Systemverwaltung verwendet wird SNMP unterstützt kein IPv6
Mobilität und Interoperabilität Relativ eingeschränkte Netzwerktopologien zur Einschränkung von Mobilität und Interoperabilität. IPv6 bietet Interoperabilität und Mobilitätsfunktionen, die in Netzwerkgeräte eingebettet sind.
DNS-Records Pointer (PTR) Records, IN-ADDR.ARPA DNS-Domain Pointer (PTR) Records, IP6.ARPA DNS-Domain
IP-zu-MAC-Resolution Broadcast-ARP Multicast Neighbor Solicitation
Mapping Verwendet ARP (Address Resolution Protocol) zur Zuordnung zur MAC-Adresse Verwendet NDP (Neighbour Discovery Protocol) zur Zuordnung zur MAC-Adresse
Quality of Service (QoS) QoS ermöglicht es, Paketpriorität und Bandbreite für TCP/IP-Anwendungen anzufordern Derzeit unterstützt die IBM-Implementierung von QoS kein IPv6

Fazit

IPv6 ist ein wichtiger Schritt für das Internet. Die Umstellung von IPv4 auf IPv6 im globalen Maßstab ist unvermeidlich. IPv6 erweitert nicht nur das Adressierungssystem und stellt Billionen von Adressen bereit, um die Internetnachfrage auf absehbare Zeit zu befriedigen, sondern vereinfacht auch den Netzbetrieb und hält die Kosten niedrig. Dies bedeutet nicht, dass IPv4 sehr bald verschwinden wird. Vielleicht wird es eines Tages keine IPv4-Adressen mehr geben, aber dieser Tag liegt wahrscheinlich noch in weiter Ferne.

Verandter Artikel: IPv6 Address: Public vs Private