IPv4/Adresse

IPv4/Adresse - IPv4-Adresse einer Netzwerkschnittstelle

Beschreibung

In Computernetzen, die dem Internetprotokoll (IP) basieren

Sie wird Geräten zugewiesen, die an das Netz angebunden sind
Macht die Geräte so adressierbar und damit erreichbar
Die IP-Adresse kann einen einzelnen Empfänger oder eine Gruppe von Empfängern bezeichnen (Multicast, Broadcast)

Umgekehrt können einem Computer mehrere IP-Adressen zugeordnet sein

Adressformat

Die IP-Adresse kann in dezimal, binär, oktal und hexadezimal sowohl in der Punkt-, als auch in der Nichtpunktnotation dargestellt werden

IPv4 benutzt 32-Bit-Adressen

Daher können in einem Netz maximal 4.294.967.296 Adressen vergeben werden

IPv4-Adressen werden üblicherweise dezimal in vier Blöcken geschrieben, zum Beispiel 207.142.131.235
Ein- und zweistellige Zahlen dürfen hierbei nicht mit einer vorangestellten Ziffer 0 auf ein gleichförmiges Längenformat gebracht werden (eine führende 0 ist nach RFC nicht erlaubt, da sie häufig als Oktalzahl interpretiert wird)
Jedes Oktett repräsentiert 8 Bit; somit ergibt sich für jedes Oktett ein Wertebereich von 0 bis 255
Bei der Weiterentwicklung IPv6 werden 128-Bit-Adressen verwendet

Netzanteil und Hostanteil

Eine IP-Adresse besteht aus einem Netzanteil und einem Hostanteil

Der Netzanteil identifiziert ein Teilnetz, der Hostanteil identifiziert ein Gerät (Host) innerhalb eines Teilnetzes

Subnetzmaske

Die genaue Aufteilung zwischen Netzanteil und Hostanteil wird durch eine Subnetzmaske festgelegt, beispielsweise 255.255.255.0

Bei Verwendung dieser Maske würde die IP-Adresse in der CIDR-Notation dann als 192.168.0.23/24 geschrieben, wobei die "24" bedeutet, dass die ersten 24 Bit der Subnetzmaske gleich 1 sind
Die Bit der Subnetzmaske, die "1" sind, legen die Stellen der IP-Adresse fest, die zum Netzanteil gehören
Alle restlichen Stellen der IP-Adresse (entsprechend der Anzahl Bit der Maske die auf 0 gesetzt sind) gehören dann zum Hostanteil

Beispiel

	dezimal			binär
IP-Adresse	192.168.0	.23	→	11000000.10101000.00000000	.00010111
Subnetzmaske	255.255.255	.0	→	11111111.11111111.11111111	.00000000
	Netzanteil	Hostanteil		Netzanteil	Hostanteil

Teilnetze

Somit befinden sich mehrere Geräte in einem Teilnetz, wenn der Netzanteil ihrer Adresse gleich ist - das ist eine Voraussetzung, dass diese Geräte direkt miteinander kommunizieren können, beispielsweise über einen Hub, einen Switch oder mittels eines Crosslink-Kabels

Im selben Teilnetz darf kein Hostanteil mehrfach vergeben sein

Router

Für die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Teilnetzen wird ein Router benötigt

Für jedes teilnehmende Gerät vergibt der zuständige Administrator den Hostanteil eindeutig
Den Netzanteil vergibt der Besitzer oder Planer des Netzwerks
Im Internet ist die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) für die Vergabe der Netzanteile zuständig

IPv4-Adressen

Länge

IPv4-Adressen haben eine Länge von 32 Bit bzw. 4 Byte

Aufteilung

Eine IP-Adresse besteht aus einem Netzanteil und einem Hostanteil

Netzanteil

Der Netzanteil identifiziert ein Teilnetz, der Hostanteil identifiziert ein Gerät (Host) innerhalb eines Teilnetzes

Eine IP-Adresse besteht aus zwei Teilen

Der erste Teil ist der Netzwerkanteil (auch als Netzwerk-ID bezeichnet)
und der zweite der Host-Anteil der Adresse
- Es können nur Hosts direkt miteinander kommunizieren, deren Netzwerkanteil der IP-Adressen identisch ist
- Hosts, die sich in unterschiedlichen Netzwerken befinden, müssen durch Router miteinander verbunden werden

Welcher Anteil einer IP-Adresse zum Netzwerk- und welcher zum Host-Anteil gehört, wird durch die Netzwerkmaske [[1]] bestimmt

Subnetzmaske

Die genaue Aufteilung zwischen Netzanteil und Hostanteil wird durch eine Subnetzmaske festgelegt, beispielsweise 255.255.255.0 Bei Verwendung dieser Maske würde die IP-Adresse in der CIDR-Notation (Classless Inter-Domain Routing) [[2]] dann als 192.168.0.23/24 geschrieben

Dabei bedeutet die "24" , dass die ersten 24 Bit der Subnetzmaske gleich "1" sind
Die Bit der Subnetzmaske, die "1" sind, legen die Stellen der IP-Adresse fest, die zum Netzanteil gehören
Alle restlichen Stellen der IP-Adresse (entsprechend der Anzahl Bit der Maske die auf 0 gesetzt sind) gehören dann zum Hostanteil
Deshalb sind zumindest theoretisch 4.294.967.296 unterschiedliche Adressen möglich

Notation

Man schreibt die Adressen dezimal in vier einzelnen Bytes

Die einzelnen Bytes sind durch Punkte voneinander getrennt

Diese Schreibweise, die auch als Dotted Quad[[3]] bezeichnet wird, sieht dann beispielsweise so aus: 192.149.252.76
Jede dieser Zahlen zwischen zwei Punkten wird als ein Oktett bezeichnet
Da ein Oktett jeweils ein Byte lang ist, ergeben sich immer 256 Variationsmöglichkeiten
Da die 0 hier mitgezählt werden muss, ist der höchstmögliche Wert für ein solches Oktett also 255

IP-Adressklassen

Die Adressen des Internetprotokolls lassen sich in Klassen eingeteilt

Der Inhalt des ersten Bytes der Adresse bestimmt, welcher Klasse ein Netzwerk angehört
Die Klassen legen gleichzeitig fest, welche Standardsubnetzmaske verwendet wird
Die tatsächlich verwendete Subnetzmaske kann in der Realität jedoch durch das Erstellen von Subnetzen unterschiedlich sein

Klasse A

Erste Adresse: 1.0.0.0
Letzte Adresse: 127.255.255.255
Standardsubnetzmaske: 255.0.0.0
Privater Ausschlussbereich: 10.0.0.0 - 10.255.255.255

Besonderheit: Bei dem Netzwerk 127.0.0.0 handelt es sich um das Loopback-Netzwerk[[4]], dass ein Computer zur internen Kommunikation innerhalb des Rechners verwendet. Üblich ist aber lediglich die Verwendung der IP-Adresse 127.0.0.1 für das Loopbackdevice

Klasse B

Erste Adresse: 128.0.0.0
Letzte Adresse: 191.255.255.255
Standardsubnetzmaske: 255.255.0.0
Privater Ausschlussbereich: 172.16.0.0 - 172.31.255.255

Besonderheit: Das Netzwerk mit der Adresse 169.254.0.0 wird verwendet zur automatischen Adressierung (APIPA) in Heimnetzwerken:

APIPA: Automatic Private IP Adressing (APIPA) ist ein Zeroconf-Verfahren[[5]] für die automatische Allokation von sogenannten Link-Local-IPv4-Adressen ohne DHCP
APIPA verwendet das Address Resolution Protocol (ARP), um für ein Netzwerk-Interface automatisch eine freie IP-Adresse auszuwählen

Klasse C

Erste Adresse: 192.0.0.0
Letzte Adresse: 223.255.255.255
Standardsubnetzmaske: 255.255.255.0
Privater Ausschlussbereich: 192.168.0.1 - 192.168.255.255

Klasse D

Erste Adresse: 224.0.0.0
Letzte Adresse: 239.255.255.255
Standardsubnetzmaske: 255.255.255.255

Besonderheit: Dieses Netzwerk wird von Multicast-Anwendungen genutzt. Die vollständig gesetzte Subnetzmaske bewirkt, dass alle Rechner eines Multicast-Netzwerkes dieselbe IP-Adresse verwenden müssen. Adressen der Klasse D werden normalerweise immer nur zusätzlich zu anderen IP-Adressen verwendet

Klasse E

Nur für Testzwecke:
Erste Adresse: 240.0.0.0
Letzte Adresse: 255.255.255.254
Standardsubnetzmaske: 255.255.255.255

Ermittlung der Adressklasse

Um zu ermitteln, welche IP-Adressen zu welcher Klasse gehören, muss man nur das erste Byte der Adresse betrachten

Die Klasse A beginnt am Anfang, also mit 0. Sie endet da, wo die Klasse B beginnt
Das ist der Fall, wenn das erste Bit des ersten Byte einer IP-Adresse gesetzt wird. Das wäre also das 128er-Bit
Die Klasse C beginnt entsprechend, wenn zusätzlich das zweite Bit gesetzt wird (128 + 64 = 192)
Entsprechend wird bei den Klassen D und E jeweils ein weiteres Bit hinzugefügt

Adressklassen binär und dezimal

Klasse A: Start 0000.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000 - (1.0.0.0)
Klasse B: Start 1000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 - (128.0.0.0)
Klasse C: Start 1100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 - (192.0.0.0)
Klasse D: Start 1110.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 - (224.0.0.0)
Klasse E: Start 1111.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 - (240.0.0.0)

Classless Inter-Domain Routing

Besondere IPv4-Adressen

Reservierte Adressen

Einige Netzwerke sind für spezielle Zwecke reserviert

Werden im Internet nicht verwendet
Sollten im Internet nicht geroutet werden

RFC 6890

Adressblock (Präfix)	Verwendung	RFC
0.0.0.0/8	Das vorliegende Netzwerk	RFC 1122
10.0.0.0/8	1 privates 8-Bit-Netzwerk	RFC 1918
100.64.0.0/10	Shared Transition Space	RFC 6598
127.0.0.0/8	Loopback (Lokaler Computer)	RFC 1122
169.254.0.0/16	Privates Netzwerk, APIPA	RFC 3927
172.16.0.0/12	16 private 16-Bit-Netzwerke	RFC 1918
192.0.0.0/24	IETF Protocol Assignments	RFC 6890
192.0.2.0/24	Test-Netzwerke	RFC 6890
192.88.99.0/24	IPv6 zu IPv4 Relay (Veraltet)	RFC 7526
192.168.0.0/16	256 private 24-Bit-Netzwerke	RFC 1918
198.18.0.0/15	Netzwerk-Benchmark-Tests	RFC 2544
198.51.100.0/24	Test-Netzwerke	RFC 6890
203.0.113.0/24	Test-Netzwerke	RFC 6890
224.0.0.0/4	Multicasts	RFC 5771
240.0.0.0/4	Reserviert	RFC 1700
255.255.255.255/32	Limited Broadcast	RFC 919, RFC 922

Lokale/Private Netzwerkadressen

Adressbereich	Beschreibung	CIDR-Block	Anzahl IP-Adressen
10.0.0.0-10.255.255.255	privat, 1 8-Bit-Netz	10.0.0.0/8	2²⁴	16.777.216
172.16.0.0-172.31.255.255	privat, 16 16-Bit-Netze	172.16.0.0/12	2²⁰	1.048.576
192.168.0.0-192.168.255.255	privat, 256 24-Bit-Netze	192.168.0.0/16	2¹⁶	65.536
169.254.0.0-169.254.255.255	link local, 1 16-Bit-Netz	169.254.0.0/16	2¹⁶	65.536