IPv6 (Internet Protocol Version 6) ist der Nachfolger von IPv4. Die 32-Bit-Adressen von IPv4 reichen nur für rund 4,3 Milliarden Geräte und sind weltweit vergeben. IPv6 nutzt 128 Bit, das sind $2^{128}$ oder rund 340 Sextillionen Adressen, eine 34 mit 37 Nullen. Ausgeschrieben:

340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

Damit könnte jeder der rund 8 Milliarden Menschen auf der Erde etwa 41 Quadrilliarden Adressen bekommen, knapp zehn Trillionen Mal so viele, wie IPv4 insgesamt hat.

Aufbau einer IPv6-Adresse

Eine IPv6-Adresse besteht aus acht Blöcken zu je 16 Bit. Jeder Block wird als vier Hexadezimalziffern geschrieben, die Blöcke trennt ein Doppelpunkt.

Netzpräfix: Die vorderen 64 Bit bezeichnen das Netz. Der Provider vergibt einen Teil davon, den Rest nutzt der Kunde für eigene Subnetze.
Interface-ID: Die hinteren 64 Bit bezeichnen das Gerät im Netz.

Das Präfix steht wie bei IPv4 in CIDR-Schreibweise hinter der Adresse, z. B. 2001:db8:85a3:1::/64.

Präfix	Typische Verwendung
/32	Provider
/48	Unternehmen, bietet $2^{16}$ = 65.536 Subnetze mit /64
/56	Privatkunden, bietet 256 Subnetze mit /64
/64	ein einzelnes Netz (Standard, SLAAC braucht genau /64)

IPv6-Adressen kürzen

Zwei Regeln machen Adressen lesbarer:

Führende Nullen in einem Block dürfen wegfallen: 0db8 wird db8, 0000 wird 0. Nullen in der Mitte oder am Ende eines Blocks bleiben: d0b8 bleibt d0b8.
Eine zusammenhängende Folge von Nullblöcken darf durch :: ersetzt werden. Das geht nur einmal pro Adresse, sonst wäre unklar, wie viele Blöcke fehlen.

Beispiel Schritt für Schritt:

Schritt	Adresse
Voll	`2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329`
Führende Nullen weg	`2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329`
Nullblöcke durch `::`	`2001:db8::ff00:42:8329`

Gibt es mehrere Nullfolgen, wird die längste gekürzt, bei gleicher Länge die erste: 2001:db8:0:0:1:0:0:1 wird 2001:db8::1:0:0:1. Falsch wäre 2001:db8::1::1.

Adresstypen

IPv6 kennt keinen Broadcast mehr. An seine Stelle tritt Multicast.

Typ	Präfix	Bedeutung
Global Unicast	`2000::/3`	weltweit eindeutig und im Internet routbar, entspricht öffentlichen IPv4-Adressen
Link-Local	`fe80::/10`	nur im eigenen Netzsegment gültig, jedes IPv6-Gerät hat automatisch eine
Unique Local (ULA)	`fc00::/7`, in der Praxis `fd00::/8`	für interne Netze, nicht im Internet routbar, ähnlich privaten IPv4-Adressen
Multicast	`ff00::/8`	an eine Gruppe von Geräten, z. B. `ff02::1` an alle Geräte im Segment
Loopback	`::1`	das eigene Gerät, entspricht `127.0.0.1`
Unspezifiziert	`::`	noch keine Adresse, z. B. beim Start

Dazu kommt Anycast: Mehrere Geräte teilen sich eine Adresse, das nächstgelegene antwortet. Ein Gerät hat bei IPv6 fast immer mehrere Adressen gleichzeitig, mindestens eine Link-Local- und meist eine Global-Unicast-Adresse.

Adressvergabe

SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration): Der Router verkündet das Präfix per Router Advertisement, das Gerät bildet die Interface-ID selbst. Ein Server ist nicht nötig.
DHCPv6: Ein Server vergibt Adressen und Zusatzinformationen wie DNS-Server, ähnlich DHCP bei IPv4.
Statisch: Manuelle Vergabe, üblich für Server und Router.

Die Interface-ID bildet SLAAC entweder zufällig (Privacy Extensions, heute Standard bei Clients, damit ein Gerät nicht über Netze hinweg wiedererkennbar ist) oder nach EUI-64 aus der MAC-Adresse: Die 48-Bit-MAC wird in der Mitte geteilt, ff:fe eingefügt und das siebte Bit umgedreht. Aus 00:1a:2b:3c:4d:5e wird so 021a:2bff:fe3c:4d5e.

IPv4 und IPv6 im Vergleich

	IPv4	IPv6
Adresslänge	32 Bit	128 Bit
Schreibweise	dezimal, `192.168.1.10`	hexadezimal, `2001:db8::10`
Broadcast	ja	nein, stattdessen Multicast
Automatische Konfiguration	DHCP	SLAAC oder DHCPv6
Auflösung von MAC-Adressen	ARP	NDP (Neighbor Discovery Protocol)
NAT	üblich wegen Adressmangel	nicht nötig, jedes Gerät kann eine globale Adresse haben
Header	variable Länge, mit Prüfsumme	feste Länge von 40 Byte, ohne Prüfsumme

Übergang von IPv4 zu IPv6

Dual Stack: Geräte und Netze sprechen beide Protokolle parallel. Das ist heute der Normalfall.
Tunneling: IPv6-Pakete werden in IPv4-Pakete verpackt, um IPv4-Strecken zu überbrücken (z. B. 6in4).
Übersetzung: NAT64 übersetzt zwischen beiden Protokollen, damit reine IPv6-Geräte IPv4-Dienste erreichen.