IPv6 - bitweise nachgerechnet

Aktualisiert: Sept 16

Um das aktuelle Internet Protokoll Version 6, kurz IPv6, ranken sich viele Mythen. Schneller, langsamer, sicherer, unsicherer, zu kompliziert und so weiter. Ein Blick auf die IPv6-Adressierung und ein wenig Rechnereien führt zu interessanten Erkenntnissen rund um die IPv6-Adressierung und schafft zumindest beim Thema "Verschwendung von IPv6-Adressen" etwas mehr Klarheit.


Die IPv6-Urväter haben sich bereits ab 1990 über einen IPv4-Nachfolger Gedanken gemacht, damals noch unter dem Arbeitstitel "IPng" für "Internet Protocol Next Generation". Mit der RFC 1883 startete dann Ende 1995 das neue Internet-Protokoll mit dem Namen "Internet Protokoll Version 6", eben IPv6.


Die IPv6-Adressierung, also die Adressarten im IPv6 und deren praktische Anwendung, wurde seit dieser Zeit (beginnend mit der RFC 1884) ebenfalls weiterentwickelt. Seit der RFC 2373 steht die Länge des Hostanteils, in den RFCs als "Interface identifiers" bezeichnet, mit 64 Bit verbindlich fest. Dieser 64 Bit-Hostanteil belegt damit in bitweiser Zählung die Hälfte der 128 verfügbaren IPv6- Adressbits. Wie wirkt sich diese hälftige Aufteilung der 128 IPv6-Adressbits rechnerisch und praktisch auf die Anzahl der verfügbaren IPv6-Adressen im Internet und in den Unternehmensnetzwerken aus?

Immerhin sind ja die annähernd unendlich vielen IPv6-Adressen resultierend aus den 128 Adressbits das entscheidende Argument für die Migration hin zu IPv6.


Mit diesen bei IPv6 verfügbaren 128 Bit lassen sich rechnerisch (2 hoch 128) erst einmal

340282366920938463463374607431768211456 IPv6-Adressen bilden. Diese Zahl ist sehr groß, unglaublich groß, gefühlt unendlich groß.



Soweit die beeindruckende Theorie

 

Angeregt durch einen IPv6-Vortrag von Benedikt Stockebrands (IPv6-Mitstreiter der ersten Stunde) auf einer RIPE-Konferenz haben wir mal nachgerechnet.


Die übliche gedankliche Herangehensweise, dass ein einzelnes IPv6-Adressbit genau so unbedarft wie eine einzelne IP-Adresse zu verwenden ist, ist menschlich. Lassen Sie sich jedoch nicht vorschnell durch Ihr antrainiertes und zweifelsfrei erprobtes Zahlenverständnis täuschen: 1 Bit macht immer 50% des Adressraumes aus, egal ob bei IPv4 oder IPv6!

 


Doch noch einmal der Reihe nach:

 

Jedes Bit mit den beiden Zuständen "0" und "1" verdoppelt die Anzahl der Möglichkeiten.

Übertragen auf IP-Adressen bedeutet es, jedes Bit verdoppelt die Größe des rechnerisch verfügbaren IP-Adressraumes.

Jedes Bit, das wir für bestimmte Zwecke reservieren oder "verbraten", halbiert die verfügbare Anzahl von IP-Adressen im IPv4 und im IPv6.

 

Entnehmen wir nur zwei Bits von den 128 Adressbits im IPv6, so haben wir rechnerisch lediglich nur noch 1/4 der vormals verfügbaren IPv6-Adressen. (Für die Verantwortlichen von IP-Adresskonzepten unter Ihnen zur Beruhigung: Zum Glück ist 1/4 von gefühlt unendlich in der Praxis immer noch gefühlt unendlich.)


Weitergerechnet stellen wir dann fest, dass bei einem Hostanteil von 64 Bit (zuletzt bestätigt durch RFC 4291) die rechnerisch möglichen IPv6-Adressen von ca. 3,4·10 hoch 38 insgesamt 64 mal durch 2 geteilt werden müssen, jedes Bit halbiert die Anzahl.

Die Hälfte von der Hälfte von der Hälfte..., und das insgesamt 64 mal, ergibt:

18446744073709551616. Die Vergleichsrechnung mit 2x10 hoch 64 kommt auf das selbe Ergebnis.


Durch die Reservierung von 64 Bit nur für den IPv6-Hostanteil bleiben uns nur noch

18446744073709551616 / (340282366920938463463374607431768211456 / 100) = 0.00000000000000000542%!

Im Umkehrschluss können wir  99.99999999999999999458 der IPv6-Adressen nicht nutzen!

(Wir unterstellen zudem, dass die verwendeten IPv6-Adressen im Hostanteil in Relation mit den verfügbaren Adressen verschwindend gering sind, diese Unterstellung ist rechnerisch eindeutig zulässig.)

 

 

Fazit


Jedes verfügbares Adressbit verdoppelt/halbiert die Anzahl der möglichen Adressen.

In einem IP-Adresskonzept klug eine Bitaufteilung zwischen IPv6-Netzwerk- und Hostanteil zu finden, ist kein Problem, die Anzahl von 128 Bit geben uns die Flexibilität.

Durch das bloße Hineinkopieren von dezimalen Zahlen [0-9] in die hexadezimale [0-f] Darstellung werden jedoch sehr viele Kombinationen verschenkt. Zumindest sollten Sie sich dessen bewusst sein und diesen IPv6-Bereich als "Reserve" deklarieren, wenn eine Nutzung für Sie infrage kommt.


Mehr zum Thema IPv6-Adresskonzept finden Sie hier. Unsere Übersichtsseite zu IPv6 finden Sie hier.