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| =IPv4=
| | [[Kategorie:Netzwerk/Adresse]] |
| * Die '''Version 4 des Internetprotokolls'''[[https://de.wikipedia.org/wiki/IPv4]] wurde im September 1981 von der Organisation ARPA veröffentlicht. Es hat danach lediglich geringfügige Modifikationen gegeben.
| | [[Kategorie:IPv4]] |
| * Im OSI-Modell wird es in Schicht 3 (Network-Layer = Vermittlungsschicht), im TCP/IP-Modell in Schicht 2 (Internet) verarbeitet.
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| = IPv4-Adressen =
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| [[Datei:ipv4.png|603 × 308|thumb|right|Ipv4 Adress Format]]
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| * IPv4-Adressen haben eine Länge von 32 Bit
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| * Eine IP-Adresse besteht aus einem Netzanteil und einem Hostanteil.
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| * Der Netzanteil identifiziert ein Teilnetz, der Hostanteil identifiziert ein Gerät (Host) innerhalb eines Teilnetzes.
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| * Die genaue Aufteilung zwischen Netzanteil und Hostanteil wird durch eine Subnetzmaske festgelegt, beispielsweise 255.255.255.0.
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| * Bei Verwendung dieser Maske würde die IP-Adresse in der CIDR-Notation dann als 192.168.0.23/24 geschrieben.
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| * Dabei bedeutet die „24“ , dass die ersten 24 Bits der Subnetzmaske gleich 1 sind.
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| * Die Bits der Subnetzmaske, die „1“ sind, legen die Stellen der IP-Adresse fest, die zum Netzanteil gehören.
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| * Alle restlichen Stellen der IP-Adresse (entsprechend der Anzahl Bits der Maske die auf 0 gesetzt sind) gehören dann zum Hostanteil+
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| * Deshalb sind zumindest theoretisch 4.294.967.296 unterschiedliche Adressen möglich
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| * Man schreibt die Adressen dezimal in vier einzelnen Bytes
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| * Die einzelnen Bytes sind durch Punkte voneinander getrennt
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| == Dotted Quad ==
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| * Diese Schreibweise, die auch als Dotted Quad[[https://de.wikipedia.org/wiki/Dotted_decimal_notation]] bezeichnet wird, sieht dann z.B. so aus: 192.149.252.76
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| * Jede dieser Zahlen zwischen zwei Punkten wird als ein Oktett bezeichnet
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| * Da ein Oktett jeweils ein Byte lang ist, ergeben sich immer 256 Variationsmöglichkeiten
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| * Da die 0 hier mitgezählt werden muss, ist der höchstmögliche Wert für ein solches Oktett also 255
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| == Aufteilung ==
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| * Eine IP-Adresse besteht aus zwei Teilen:
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| ** Der erste Teil ist der Netzwerkanteil (auch als Netzwerk-ID bezeichnet)
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| ** und der zweite der Host-Anteil der Adresse
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| *** Es können nur Hosts direkt miteinander kommunizieren, deren Netzwerkanteil der IP-Adressen identisch ist
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| *** Hosts, die sich in unterschiedlichen Netzwerken befinden, müssen durch Router miteinander verbunden werden
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| * Welcher Anteil einer IP-Adresse zum Netzwerk- und welcher zum Host-Anteil gehört, wird durch die Netzwerkmaske[[https://de.wikipedia.org/wiki/Netzmaske]] bestimmt.
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| =IP-Klassen=
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| * Die Adressen des Internetprotokolls sind in Klassen eingeteilt
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| * Der Inhalt des ersten Bytes der Adresse bestimmt, welcher Klasse ein Netzwerk angehört.
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| * Die Klassen legen gleichzeitig fest, welche Standardsubnetzmaske verwendet wird
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| * Die tatsächlich verwendete Subnetzmaske kann in der Realität jedoch durch das Erstellen von Subnetzen unterschiedlich sein.
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| == Klasse A ==
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| * Erste Adresse: 1.0.0.0
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| * Letzte Adresse: 127.255.255.255
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| * Standardsubnetzmaske: 255.0.0.0
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| * Privater Ausschlussbereich: 10.0.0.0 – 10.255.255.255
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| '''Besonderheit:''' Bei dem Netzwerk 127.0.0.0 handelt es sich um das Loopback-Netzwerk[[https://de.wikipedia.org/wiki/Loopback]], 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.
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| ==Klasse B==
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| * Erste Adresse: 128.0.0.0
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| * Letzte Adresse: 191.255.255.255
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| * Standardsubnetzmaske: 255.255.0.0
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| * Privater Ausschlussbereich: 172.16.0.0 – 172.31.255.255
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| '''Besonderheit:''' Das Netzwerk mit der Adresse 169.254.0.0 wird verwendet zur automatischen Adressierung (APIPA) in Heimnetzwerken:
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| *APIPA: Automatic Private IP Adressing (APIPA) ist ein Zeroconf-Verfahren[[https://de.wikipedia.org/wiki/Zeroconf]] für die automatische Allokation von sogenannten Link-Local-IPv4-Adressen ohne DHCP.
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| * APIPA verwendet das Address Resolution Protocol (ARP), um für ein Netzwerk-Interface automatisch eine freie IP-Adresse auszuwählen.
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| ==Klasse C==
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| * Erste Adresse: 192.0.0.0
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| * Letzte Adresse: 223.255.255.255
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| * Standardsubnetzmaske: 255.255.255.0
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| * Privater Ausschlussbereich: 192.168.0.1 – 192.168.255.255
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| ==Klasse D==
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| * Erste Adresse: 224.0.0.0
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| * Letzte Adresse: 239.255.255.255
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| * Standardsubnetzmaske: 255.255.255.255
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| '''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.
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| ==Klasse E==
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| * Erste Adresse: 240.0.0.0
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| * Letzte Adresse: 255.255.255.254
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| * Standardsubnetzmaske: 255.255.255.255
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| '''Besonderheit:''' Dieses Netzwerk wird als Experimentalklasse bezeichnet und normalerweise nicht verwendet.
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| = Ermittlung der Adressklasse =
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| * Um zu ermitteln, welche IP-Adressen zu welcher Klasse gehören, muss man nur das erste Byte der Adresse betrachten.
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| * Die Klasse A beginnt am Anfang, also mit 1. Sie endet da, wo die Klasse B beginnt.
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| * Das ist der Fall, wenn das erste Bit des ersten Byte einer IP-Adresse gesetzt wird. Das wäre also das 128er-Bit
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| * Die Klasse C beginnt entsprechend, wenn zusätzlich das zweite Bit gesetzt wird (128 + 64 = 192)
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| * Entsprechend wird bei den Klassen D und E jeweils ein weiteres Bit hinzugefügt
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| * Zur Verdeutlichung: folgende Aufstellung die Startadressen der Adressklassen in binärer und in dezimaler Schreibweise:
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| ** Klasse A: Start 0000.000'''1'''.0000.0000.0000.0000.0000.0000 – (1.0.0.0)
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| ** Klasse B: Start '''1'''000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 – (128.0.0.0)
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| ** Klasse C: Start '''11'''00.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 – (192.0.0.0)
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| ** Klasse D: Start '''111'''0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 – (224.0.0.0)
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| ** Klasse E: Start '''1111'''.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000 – (240.0.0.0)
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| = Verwendung der Subnetzmaske und CIDR=
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| *Die Subnetzmaske maskiert den Netzwerkanteil und den Host-Anteil einer IP-Adresse
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| *Mit ihrer Hilfe kann ein Computer ermitteln, in welchem Netzwerk bzw. Subnetz er sich selbst befindet
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| *Er kann nur direkt mit anderen Computern kommunizieren, die sich in demselben Netzwerk oder Subnetz befinden
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| *Die Ermittlung der Netzwerkzugehörigkeit geschieht über eine logische UND-Verknüpfung der IP-Adresse mit der Subnetzmaske
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| *Für Subnetzmasken sind zwei Notationsweisen üblich
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| *Die eine davon ist, genau wie die IP-Adressen selbst, eine ''Dotted-Quad''-Schreibweise, z. B. 255.255.255.0 für eine Standard-C-Klasse
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| *Da Subnetzmasken von links nach rechts inkrementell aufgefüllt werden, sind pro Oktett nur neun verschiedene Werte möglich:
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| *00000000 Bin = 0 Dez
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| *10000000 Bin = 128 Dez
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| *11000000 Bin = 192 Dez
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| *11100000 Bin = 224 Dez
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| *11110000 Bin = 240 Dez
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| *11111000 Bin = 248 Dez
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| *11111100 Bin = 252 Dez
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| *11111110 Bin = 254 Dez
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| *11111111 Bin = 255 Dez
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| *Auf derselben Tatsache basiert die CIDR-Notation[[https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing]] (Classless Inter-Domain Routing) von Subnetzmasken.
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| *Bei dieser Schreibweise wird einfach nur die Anzahl der gesetzten Bits einer Subnetzmaske angegeben
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| *Ein Standard-C-Klasse-Netz wird also so ausgedrückt: 192.168.100.0/24 (255.255.255.0, wobei jede einzelne 255 acht gesetzten Bits entspricht)
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| *Die Ermittlung der Netzwerkmitgliedschaft eines Hosts erfolgt über eine logische UND-Verknüpfung.
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| *Das Ergebnis einer UND-Verknüpfung ist immer dann 1, wenn beide verknüpften Werte ebenfalls 1 sind.
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| *In allen anderen Fällen ist das Ergebnis der Verknüpfung 0.
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| ==Beispiel 1==
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| *Zur Verdeutlichung soll die Netzwerkmitgliedschaft eines Computers mit der Adresse 192.168.150.9/24 ermittelt werden:
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| *Für die Berechnung müssen sowohl IP-Adresse als auch Subnetzmaske zunächst in Binärschreibweise umgewandelt werden:
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| *Host-Adresse 192.168.150.9 (Bin:1100.0000.1010.1000.1001.0110.0000.1001)
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| *Subnetzmaske 255.255.255.0 (Bin: 1111.1111.1111.1111.1111.1111.0000.0000)
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| *Netzadresse 192.168.150.0 (Bin:1100.0000.1010.1000.1001.0110.0000.0000)
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| *Die logische UND-Verknüpfung ergab, dass sich der Computer in dem Netzwerk mit der IP-Adresse 192.168.150.0 befindet
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| *Der Netzwerkanteil der IP-Adresse erstreckt sich in diesem Fall über die ersten drei Oktette (24 Bit), weil die Subnetzmaske eben falls eine Länge von 24 Bit aufweist.
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| ==Beispiel 2==
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| * Die Funktionsweise der Subnetzmaske genauer verdeutlicht:
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| * Es wird hier eine Nicht-Standardsubnetzmaske verwendet, um gleichzeitig die Unterteilung eines Netzes in Subnetze zu erläutern.
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| * Ein Host mit der Adresse 192.168.4.147/26 soll ein Datenpaket an einen anderen Host mit der IP-Adresse 192.168.4.116 senden
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| * Die Subnetzmaske des Ziel-Hosts ist einer sendenden Station nie bekannt.
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| * Das ist auch nicht nötig, denn wenn sich der Ziel-Host in demselben Subnetz befindet wie die sendende Station, dann kann das Paket direkt zugestellt werden
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| * Im anderen Fall muss das Paket zunächst an einen Router (eventuell Standardgateway) geschickt werden, der sich dann um die Weiterleitung kümmert. Es müssen zwei Berechnungen erfolgen:
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| *Der Quell-Host:
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| 192.168.004.147 11000000.10101000.00000100.10010011 (Host)
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| 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 (Maske)
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| 192.168.004.128 11000000.10101000.00000100.10000000 (Netz)
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| *Der Ziel-Host:
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| 192.168.004.116 11000000.10101000.00000100.01110100 (Host)
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| 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 (Maske)
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| 192.168.004.064 11000000.10101000.00000100.01000000 (Netz)
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| * Der Quell-Host befindet sich selbst laut logischer UND-Verknüpfung mit der Subnetzmaske im Netzwerk 192.168.4.128.
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| * Diese Adresse darf in diesem Fall, da das ursprüngliche Netz in Subnetze unterteilt wurde, nicht mehr für einen Host verwendet werden
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| * Die Subnetzmaske für den Ziel-Host wurde hier nur angenommen. Sie ist für die sendende Maschine aber auch unerheblich, weil sich die IP-Adresse des Ziels in einem fremden Netzwerk befindet
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| * Das zu sendende Paket muss also über einen Router zugestellt werden
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| * Der Abstand zwischen den einzelnen Subnetzen kann an der Subnetzmaske abgelesen werden
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| * Man braucht nur das letzte gesetzte Bit zu betrachten
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| ==Beispiel 3==
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| * Das letzte gesetzte Bit ist das 64er-Bit.
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| * Das bedeutet einen Abstand der Netze untereinander von 64.
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| * Die resultierenden Netzwerke hätten dann die folgenden Adressen:
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| *192.168.4.0/26
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| *192.168.4.64/26
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| *192.168.4.128/26
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| *192.168.4.192/26
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| *Die Anzahl der möglichen Hosts pro Subnetz errechnet sich aus den verbleibenden Bits für Host-Adressen abzüglich der Netzwerkadresse und der Broadcast-Adresse. [[https://www.wintotal.de/broadcast-adresse/]]
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| *In diesem Fall also 2^6 – 2 = 64 – 2 = 62 Hosts.
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| =Links=
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| ==intern==
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| * https://wiki.itw-berlin.net/index.php?title=Netzwerke:IPv4:Broadcast
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| * https://wiki.itw-berlin.net/index.php?title=Netzwerke:IPv4:Subnetting
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| ==extern==
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/IPv4
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/Dotted_decimal_notation
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/Netzmaske
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/Loopback
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/Zeroconf
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| # https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing
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| #https://www.wintotal.de/broadcast-adresse/
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| [[Category:Netzwerke:IPv4]]
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