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IP
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IP Adressierung
Juli 2008
Eine IP-Adresse ist eine virtuelle Adresse für Computer-Netzwerke.Zur Zeit gibt es 2 Versionen davon : IPv4, die "alte" Version mit einer Länge von 4 Oktett, IPv6, die neue, Nachfolge-Version mit einer Länge von 16 Oktett. ( Oktett = 8 Bit, im allgemeinen Sprachgebrauch 1 Byte ) Durch den großen Boom im Internet geht die Anzahl der noch freien IP-Adressen rapide zurück. Dies wurde bereits vor vielen Jahren erkannt und deswegen nach einem neuen, ähnlichem Adressstandard gesucht. Die Lösung ist IPv6. Dort wurde aber nicht nur ein erheblich größerer Adressraum geschaffen, Auch die Adress-Struktur und Steuermechanismen für den Datentransport wurden überarbeitet. Die Beschreibung auf dieser Seite gilt für IPv4.
Die Darstellung erfolgt in 4 Dezimalzahlen, die durch je einen Punkt getrennt sind. Eine IP-Adresse ist unterteilt in 2 Teile : - die Netz-Adresse - die Host-Adresse Die Definitionen wurden gleich zusammen mit der Einführung von IP festgelegt. Die Netz-Adresse faßt einen zusammengehörigen Block von Adressen zusammen. Da nicht alle Netzbetreiber auch gleich große Netze brauchen wurde der verfügbare Adressbereich in verschiedene Klassen mit verschieden großen Netzen aufgeteilt. Die Aufteilung erfolgte nach der Bitkombination im ersten, höchstwertigem Byte. Erst danach erfolgt die Definition der Netzwerksgröße, d.h. die Anzahl der Adressen. Die oft gelesene Aussage, ein Netz mit 256 Adressen sei ein Class C Netz ist somit falsch. Es ist genau anders herum.
Zur logischen Trennung eines Netzes in verschiedene Bereiche kann dieses in Subnetze unterteilt werden. Die ( Sub- ) Netzmaske gibt die Größe des Netzsegmentes an. Sie ist genau wie die Adresse 32 Bit lang. Ihre Aufgabe im Rechner ist, beim Vergleich von 2 IP-Adressen zu bestimmen, ob diese Adressen im gleichen oder in verschiedenen Segmenten liegen. Gleiches Netz heißt, daß die Rechner direkt miteinander kommunizieren, bei verschiedenen Netzsegmenten geht der Datenverkehr immer über einen Router oder Layer3-Switch. In der Netzmaske werden die Bits von vorne her solange mit 1 gefüllt wie die Netzadresse festgelegt ist. In diesem Bereich müssen die beiden IP-Adressen gleich sein wenn sie im gleichen Netzsegment sind. Für die Darstellung der Netzmaske gibt es 2 Varianten : - Die alte, 4 Dezimalzahlen wie bei den IP-Adressen, - eine neuere, mit einem "/" hinter der Netzwerksadresse und dann die Anzahl der gesetzten Bits. Die Auswahl der Netzwerksadresse in einem lokalen Netz ist beliebig, im Internet werden diese Nummern jedoch zentral verwaltet. Wer über das Internet kommunizieren will braucht also eine für ihn gültige IP-Adresse ( oder auch mehrere ). Diese sind über die ISPs ( Internet Service Provider ) erhätlich, zusammen mit der dazugehörigen Leitung. Zur Vereinfachung wurden für den "privaten", lokalen Gebrauch verschiedene Netze festgelegt : Class A : 10.0.0.0 Class B : 172.16.0.0 bis 172.31.0.0 Class C : 192.168.0.0 Diese Netze dürfen nicht im Internet verbreitet werden, die Verbindung dorthin erfolgt dann über Router, die eine "address translation" vornehmen. ein besonderes Netz ist noch: für APIPA : 169.254.0.0 (also ein Class B-Netz) = Automatic Private IP Addressing Stammt von Microsoft. Der Rechner gibt sich selber eine (zufällige) IP-Adresse aus diesem Netz, wenn er weder fest konfiguriert ist noch eine Adresse via DHCP bekommt, aber sein Interface eine physikalische Netzwerksverbindung feststellt. Jedes IP-Netz ( und Subnetz ) hat 2 fest reservierte Adressen : die unterste, das ist die Netzwerksadresse, die oberste Adresse, das ist die Broadcast-Adresse für dieses Netz Beispiele aus dem Class B Netz Bereich 10.x.y.z und Class C Netz Bereich 192.168.y.z :
wie man sehen kann, ist die gelegentlich zu findende Aussage falsch, daß die Werte 0 und 255 im letzten Byte der IP-Adresse nicht verwendet dürfen. Bei entsprechenden Masken sind 0 und 255 gültige Adressen !
Beim Subnetting dürfen das unterste und das oberste Netz nicht benutzt werden. Unten haben Gesamtnetz und Subnetz die gleiche Netz-Adresse und oben haben Gesamtnetz und Subnetz die gleiche Broadcastadresse, somit sind diese Bereich nicht eindeutig adressierbar, siehe unteres Beispiel in der Tabelle oben. Diese Regel kann aber inzwischen durch entsprechend angepaßte Routersoftware umgangen werden. Subnetting hatte früher den Nachteil, das ein sauberes Routing nur durch eine einheitliche Subnetzmaske funktionierte. Das bedeutete, daß z.B. für WAN-Verbindungen große Subnetze mit 128, 256 oder 512 Adressen benutzt werden mußten, obwohl nur 4 Adressen benötigt werden, eine Verschwendung von Adressen also. Durch moderne Routing-Protokolle mit VLSM ( variable length subnet mask ) konnte dies Manko behoben werden. Broadcasts werden genutzt, um Datenpakete an alle angeschlossenen Teilnehmer innerhalb einer Braodcast-Domain zu verschicken. Dies sind z.B. sogenannte Hello-Messages, die einfach nur anzeigen, daß der Rechner aktiv ist, oder auch Anfragen wenn die MAC-Adresse des Partners noch nicht bekannt ist und danach gefragt wird ( ARP-Requests ). Das Gegenstück zum Subnetting ist CIDR ( Classless Inter-Domain Routing ), das Zusammenfassen von mehreren Class A, B oder C-Netzen zu einer Gruppe. Dies ist jedoch nur bei Routern möglich, dort ist die Firmware speziell dafür angepaßt. Auf einem PC können solche überdimensionierten Masken nicht eingerichtet werden. Zu beachten ist natürlich auch dabei, daß die Netze zusammen in eine gemeinsame Netzmaske reinpassen. 2 Beispiele für CIDR:
Grund für die Einführung von CIDR war der Boom im Internet und überlaufende Tabellen in den Routern. Diese stießen mit ihrer Leistungsfähigkeit an die Grenzen, außerdem wurde das Netz immer unübersichtlicher und schwieriger zu verwalten. Man muß sich einmal vorstellen, wie eine dynamische Verwaltung von knapp 200.000 Netzwerksadressen mit etlichen individuellen Parametern im Router abläuft und trotzdem noch funktioniert. zurück nach oben |
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