# IPv6 für Dummies (die IPv4 schon kennen)

## IPv4

### Vergabe der IPv4-Adresse des Routers

#### Internet
Betrachtet wird ein VDSL Anschluss der Telekom. Verbindungsaufbau erfolgt über PPPoE.
Der Anschluss bekommt seine IPv4 Adresse über PPPoE zugewiesen. In diesem Fall ```217.233.167.45```.

#### Lokal
Zum internen Netzwerk hat der Router die feste IP ```192.168.10.1```.

### Vergabe der IPv4-Adresse der Endgeräte
Alle Endgeräte im Netzwerk bekommen eine IP im ```192.168.10.x``` Netzwerk von einem DHCPv4-Servers des Routers
zugewiesen.

```
PC-A
IP: 192.168.10.11
```

```
PC-B
IP: 192.168.10.12
```

```
PC-C
IP: 192.168.10.13
```

### NAT

Die Kommunikation von PC-A zu Google (`8.8.8.8`) erfolgt über das Standardgateway (Router) ins Internet.
Die Quell-IP wird verändert und zeigt jetzt nicht mehr auf `192.168.10.11` sondern auf `217.233.167.45`

Die Antwort von Google geht an `217.233.167.45`. Der Router verändert diesmal die Ziel-IP auf `192.168.10.11` und gibt die
Antwort so an PC-A weiter.

## IPv6
Bei IPv6 trennt man zwischen Prefix und Suffix. Der Prefix ist nicht selbstbestimmt und
wird vom Provider (Telekom) vorgegeben. Der Suffix ist frei wählbar.

Ebenfalls nennenswert: Nullen in einer IPv6 Adresse können weggelassen werden Daher ist
```2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0001``` identisch zu ```2001:0DB8::1```

### Basics (Adressen)
Es gibt zwei neue Adresstypen, die es so zwar schon bei IPv4 gab, aber entweder nicht sichtbar waren oder nicht auf die
gleiche Weise verwendet wurden

#### Link-Local-Address
Erkennbar an der fe80 am Anfang. Diese Adresse vergibt sich jeder PC selbst und ist auch
vorhanden, wenn gar kein Netzwerkkabel eingesteckt ist. Ohne hier zu sehr in Details zu gehen: Darüber werden die
ganzen Stateless-Sachen abgehandelt. Stichwörter sind NDP (Neighbor Discovery Protocol) und als Teil davon SLAAC
(StateLess Address AutoConfiguration)

#### Unique-Local-Address
Erkennbar an der fc00 bzw. fd00 am Anfang. Diese Adresse ist zur reinen lokalen Kommunikation
vorgesehen. Viele Router vergeben diese entweder gar nicht, oder vergeben sie nur wenn keine IPv6 Internetverbindung
besteht. Da IPv6 Adressen sehr schwer zu merken sind und in den allermeisten Fällen sowieso noch ein IPv4 Netz besteht
ist die lokale Kommunikation über IPv4 zu bevorzugen

### Basics (Adressvergabe)

#### DHCPv6 (Stateful)
Ja, es gibt noch den guten alten DHCP. Da der DHCP schon bekannt ist, muss da auch nicht weiter was zu gesagt werden.
Nur so viel: Bei IPv6 regelt der DHCPv6 nur den Suffix der IP und Google weigert sich DHCPv6 zu unterstützen und möchte
am liebsten alle zu SLAAC zwingen

#### SLAAC (Stateless)
SLAAC (StateLess Address AutoConfiguration) ist eine zustandslose Adressvergabe. Die Endgeräte geben sich die Adressen
selbst. Dazu werden die Prefix Infos aus dem NDP (Neighbor Discovery Protocol) verwendet und die MAC-Adresse eingerechnet

Nach einiger Zeit wurde dann kritisiert, dass das zu eindeutig sei und es kamen die Privacy Extension hinzu. Endgeräte,
die die Privacy Extension unterstützen vergeben sich selbst immernoch die IP-Adresse auf Basis der MAC-Adresse,
kommunizieren nach draußen aber mit einer Adresse mit gewürfeltem Suffix

### Vergabe der IPv6-Adresse des Routers

#### Internet
Mit Hilfe von SLAAC ruft der Router beim Provider eine IPv6 Adresse `2003:ee:5bbf:1c85:a947:1d2d:27ea:c21b` ab
und nutzt diese für sich selbst.



#### Lokal
Für das IPv6-Prefix wird zusätzlich dazu DHCPv6-PD verwendet. PD steht hierbei für Prefix Delegation. Als einfachste
Erklärung hierfür gilt, dass DHCPv6 eine Adresse abholt und dem Netzwerkdevice gibt, von dem die Adresse aus abgeholt
wurde. Bei DHCPv6-PD wird ein Prefix abgeholt und nicht dem zum Internet zeigenden Device gegeben sondern dem zum
internen Netzwerk zeigenden Device. Der Prefix ist dabei z.B. `2003:ee:5bdc:7e01` und wird um eine 1 ergänzt dem
internen Anschluss gegeben `2003:ee:5bdc:7e01::1`

### Vergabe der IPv4-Adresse der Endgeräte
Alle Endgeräte im Netzwerk bekommen eine IP im `2003:ee:5bdc:7e01` Prefix.

#### Stateful
DHCPv6 vergibt IPs fest
```
PC-A
IP: 2003:ee:5bdc:7e01::10
```

```
PC-B
IP: 2003:ee:5bdc:7e01::11
```

```
PC-C
IP: 2003:ee:5bdc:7e01::12
```

#### Stateless
Mit SLAAC vergeben sich die Endgeräte zwei IPs

```
PC-A
IP1: 2003:ee:5bdc:7e01: b77:2444:850d:cf63
IP2: 2003:ee:5bdc:7e01:fdff:e6d8:d860:263f
```


### Beobachtungen
Im Worst-Case gibt es den öffentlichen Prefix und einen Prefix für die ULAs und es ist sowohl DHCPv6 als auch SLAAC aktiv
für maximale Kompatibilität

Damit hat jedes Endgerät folgende IPs

- LLA
- ULA-IP von DHCPv6
- ULA-IP via SLAAC
- ULA-IP via SLAAC Privacy Extension
- Public-IP von DHCPv6
- Public-IP via SLAAC
- Public-IP via SLAAC Privacy Extension

Im sinnvollsten Fall ignoriert man die Kompatibilität zu Google-Smartphones und deaktiviert SLAAC und ignoriert wie oben
schon angedeutet ULAs komplett. Damit reduziert man die Anzahl der IPs von 7 auf 2

- LLA
- Public-IP von DHCPv6

### Workaround (NAT)
Man könnte natürlich mit dem Gedanken spielen ULAs zu bevorzugen und den altbekannten NAT wieder einzuführen. Das geht!
Teilweise...

Man spart sich auf Routerseite zusätzlich noch die DHCPv6-PD.
Problem an dem ganzen ist, dass plötzlich wieder IPv4 Traffic bevorzugt wird. solange es irgendwie möglich ist die
Verbindung über IPv4 aufzubauen bevorzugt jedes mir bekannte System das vor dem Routing über ULAs

Und genau dieses Verhalten will man bei Dual-Stack Lite Anschlüssen nicht haben

Um es lauffähig zu bekommen bräuchte man eine eigene IPv6 Range außerhalb des ULA Bereichs, den man dafür verwenden kann,
um Kollisionen zu vermeiden und den Systemen vorzugaukeln sie wären in einer Public-IP Range

### DynDNS
Wie bereits aufgefallen ist gibt es nicht mehr die eine Public-IP wie bei IPv4. Die Endgeräte müssen sich also selbst um
die Verbreitung ihrer Public-IP kümmern. Der Router gibt in seiner Firewall nur noch die Kommunikation frei.

Die Verbreitung der Public-IP vom Router ist sicherlich möglich, kommt mir aber nicht sehr praktikabel vor