IPv4/Adresse: Unterschied zwischen den Versionen

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[[IPv4]]
Die seit der Einführung der Version&nbsp;4 des Internetprotokolls überwiegend verwendeten [[IPv4]]-Adressen bestehen aus 32 [[Bit]]s, also 4 [[Oktett (Informatik)|Oktetten (Bytes)]]. Damit sind 2<sup>32</sup>, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar. In der ''dotted decimal notation'' werden die 4 Oktette als vier durch Punkte voneinander getrennte [[Ganze Zahl|ganze Zahlen in Dezimaldarstellung]] im Bereich von 0 bis 255 geschrieben.
Die seit der Einführung der Version&nbsp;4 des Internetprotokolls überwiegend verwendeten [[IPv4]]-Adressen bestehen aus 32 [[Bit]]s, also 4 [[Oktett (Informatik)|Oktetten (Bytes)]]. Damit sind 2<sup>32</sup>, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar. In der ''dotted decimal notation'' werden die 4 Oktette als vier durch Punkte voneinander getrennte [[Ganze Zahl|ganze Zahlen in Dezimaldarstellung]] im Bereich von 0 bis 255 geschrieben.


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[[IPv6]]
Durch den rasch steigenden Bedarf an IP-Adressen ist absehbar, dass der nutzbare Adressraum von IPv4 früher oder später erschöpft sein wird. Vor allem aus diesem Grund wurde [[IPv6]] entwickelt. Es verwendet 128 Bit zur Speicherung von Adressen, damit sind 2<sup>128</sup> = 256<sup>16</sup> (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ≈ 3,4&nbsp;·&nbsp;10<sup>38</sup>) Adressen darstellbar. Diese Anzahl reicht aus, um für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.944 (= 6,65&nbsp;·&nbsp;10<sup>17</sup>)<ref>nach:Joseph Davies: ''Understanding IPv6''. Microsoft Press 2002, ISBN 0-7356-1245-5,  2^128 Adressen pro 510 Millionen Quadratkilometer</ref> IP-Adressen bereitzustellen. Wenn es in jeder der ca. 2&nbsp;[[Billion]]en [[Galaxie]]n des bekannten [[Universum]]s 100&nbsp;[[Milliarde]]n [[Planetensystem]]e mit je einem bewohnten Planeten gäbe, dann könnte man je Planet 1,7&nbsp;·&nbsp;10<sup>15</sup> IP-Adressen vergeben. Wenn die Planeten Erdgröße haben, wären das etwa 3 Adressen je m² der Planetenoberfläche.
Durch den rasch steigenden Bedarf an IP-Adressen ist absehbar, dass der nutzbare Adressraum von IPv4 früher oder später erschöpft sein wird. Vor allem aus diesem Grund wurde [[IPv6]] entwickelt. Es verwendet 128 Bit zur Speicherung von Adressen, damit sind 2<sup>128</sup> = 256<sup>16</sup> (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ≈ 3,4&nbsp;·&nbsp;10<sup>38</sup>) Adressen darstellbar. Diese Anzahl reicht aus, um für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.944 (= 6,65&nbsp;·&nbsp;10<sup>17</sup>)<ref>nach:Joseph Davies: ''Understanding IPv6''. Microsoft Press 2002, ISBN 0-7356-1245-5,  2^128 Adressen pro 510 Millionen Quadratkilometer</ref> IP-Adressen bereitzustellen. Wenn es in jeder der ca. 2&nbsp;[[Billion]]en [[Galaxie]]n des bekannten [[Universum]]s 100&nbsp;[[Milliarde]]n [[Planetensystem]]e mit je einem bewohnten Planeten gäbe, dann könnte man je Planet 1,7&nbsp;·&nbsp;10<sup>15</sup> IP-Adressen vergeben. Wenn die Planeten Erdgröße haben, wären das etwa 3 Adressen je m² der Planetenoberfläche.


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=== Routing ===
=== Routing ===
{{Hauptartikel|Routing}}
[[Routing]]
Will ein Gerät ein IP-Paket versenden, werden die Netzwerkteile der Quell-IP-Adresse und Ziel-IP-Adresse verglichen. Stimmen sie überein, befindet sich der Ziel-Host im selben Netz, und das Paket wird direkt an den Empfänger gesendet. Im Falle von [[Ethernet]]-Netzen dient das [[Address Resolution Protocol|ARP]] (Address Resolution Protocol) zum Auffinden der Hardwareadresse. Das ARP arbeitet auf der zweiten Schicht des OSI-Modells und stellt die Verbindung zur ersten Schicht her.
Will ein Gerät ein IP-Paket versenden, werden die Netzwerkteile der Quell-IP-Adresse und Ziel-IP-Adresse verglichen. Stimmen sie überein, befindet sich der Ziel-Host im selben Netz, und das Paket wird direkt an den Empfänger gesendet. Im Falle von [[Ethernet]]-Netzen dient das [[Address Resolution Protocol|ARP]] (Address Resolution Protocol) zum Auffinden der Hardwareadresse. Das ARP arbeitet auf der zweiten Schicht des OSI-Modells und stellt die Verbindung zur ersten Schicht her.


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=== Private Netze ===
=== Private Netze ===
{{Hauptartikel|Private IP-Adresse}}
[[Private IP-Adresse]]
In privaten, lokalen Netzen ([[Local Area Network|LAN]]) können selbst IP-Adressen vergeben werden. Dafür sollten für IPv4-Adressen aus den in RFC 1918 genannten [[Private IP-Adresse|privaten Netzen]] verwendet werden (zum Beispiel <code>192.168.1.1, 192.168.1.2, …</code>). Diese Adressen werden von der IANA nicht weiter vergeben und im Internet nicht geroutet. Um trotzdem eine Internet-Verbindung zu ermöglichen, werden in einem Router mittels [[Network Address Translation]] die [[Private IP-Adresse|LAN-internen Adressen]] in öffentliche, im Internet gültige IPv4-Adressen übersetzt. Bei Paketen, die an die öffentliche Adresse gerichtet ankommen, wird die öffentliche Adresse wiederum in die privaten Adressen zurückübersetzt. Zusätzlich ermöglicht NAT, dass alle Computer des lokalen Netzes nach außen unter derselben (also nur einer) im Internet gültigen IPv4-Adresse erscheinen, was „Adressen spart“. Die Zuordnung einer Kommunikation zwischen einem lokalen Computer mit privater Adresse und dem Server im Internet geschieht dann über die [[Port (Protokoll)|Portnummer]].
In privaten, lokalen Netzen ([[Local Area Network|LAN]]) können selbst IP-Adressen vergeben werden. Dafür sollten für IPv4-Adressen aus den in RFC 1918 genannten [[Private IP-Adresse|privaten Netzen]] verwendet werden (zum Beispiel <code>192.168.1.1, 192.168.1.2, …</code>). Diese Adressen werden von der IANA nicht weiter vergeben und im Internet nicht geroutet. Um trotzdem eine Internet-Verbindung zu ermöglichen, werden in einem Router mittels [[Network Address Translation]] die [[Private IP-Adresse|LAN-internen Adressen]] in öffentliche, im Internet gültige IPv4-Adressen übersetzt. Bei Paketen, die an die öffentliche Adresse gerichtet ankommen, wird die öffentliche Adresse wiederum in die privaten Adressen zurückübersetzt. Zusätzlich ermöglicht NAT, dass alle Computer des lokalen Netzes nach außen unter derselben (also nur einer) im Internet gültigen IPv4-Adresse erscheinen, was „Adressen spart“. Die Zuordnung einer Kommunikation zwischen einem lokalen Computer mit privater Adresse und dem Server im Internet geschieht dann über die [[Port (Protokoll)|Portnummer]].


Version vom 19. Oktober 2023, 12:27 Uhr

IPv4-Adresse - Adresse unter der ein Computer mit IPv4 erreichbar ist

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.
Eine IP-Adresse besteht aus einem Netzanteil und einem Hostanteil.
  • Der Netzanteil identifiziert ein Teilnetz, der Hostanteil identifiziert ein Gerät (Host) innerhalb eines Teilnetzes.
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
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.
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

Ipv4 Adress Format
Ipv4 Adress Format

Länge

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

Aufteilung

  • Eine IP-Adresse besteht aus einem Netzanteil und einem Hostanteil.
    • 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 z. B. 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 sind 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
  • Zur Verdeutlichung: folgende Aufstellung die Startadressen der Adressklassen in binärer und in dezimaler Schreibweise:
    • 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)

Besondere IPv4-Adressen

  • Einige Netzwerke sind für spezielle Zwecke reserviert, z. B. RFC6890[[6]] :
  • Werden im Internet nicht verwendet.
Adressblock (Präfix) Verwendung Referenz
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

Erklärung

  • Shared Transition Space: Ein IPv4-Adressblock der Grösse /10 zuweisen, um das ordnungsgemässe Funktionieren sicherzustellen.[[7]]
  • APIPA: Automatic Private IP Adressing/ Privates Lokales Netzwerk[[8]]
  • Multicast: In der Telekommunikation eine Nachrichtenübertragung[[9]]
  • Limited Broadcast: Nachricht, bei der Datenpakete von einem Punkt aus an alle Teilnehmer eines Nachrichtennetzes übertragen werden.[[10]]

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

Verwendung der Subnetzmaske und CIDR

  • Die Subnetzmaske maskiert den Netzwerkanteil und den Host-Anteil einer IP-Adresse
  • Mit ihrer Hilfe kann ein Computer ermitteln, in welchem Netzwerk bzw. Subnetz er sich selbst befindet
  • Er kann nur direkt mit anderen Computern kommunizieren, die sich in demselben Netzwerk oder Subnetz befinden
  • Die Ermittlung der Netzwerkzugehörigkeit geschieht über eine logische UND-Verknüpfung der IP-Adresse mit der Subnetzmaske
  • Für Subnetzmasken sind zwei Notationsweisen üblich
  • 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
  • Da Subnetzmasken von links nach rechts inkrementell aufgefüllt werden, sind pro Oktett nur neun verschiedene Werte möglich:
  • 00000000 Bin = 0 Dez
  • 10000000 Bin = 128 Dez
  • 11000000 Bin = 192 Dez
  • 11100000 Bin = 224 Dez
  • 11110000 Bin = 240 Dez
  • 11111000 Bin = 248 Dez
  • 11111100 Bin = 252 Dez
  • 11111110 Bin = 254 Dez
  • 11111111 Bin = 255 Dez
  • Auf derselben Tatsache basiert die CIDR-Notation[[11]] (Classless Inter-Domain Routing) von Subnetzmasken.
  • Bei dieser Schreibweise wird einfach nur die Anzahl der gesetzten Bit einer Subnetzmaske angegeben
  • Ein Standard-C-Klasse-Netz wird also so ausgedrückt: 192.168.100.0/24 (255.255.255.0, wobei jede einzelne 255 acht gesetzten Bit entspricht)
  • Die Ermittlung der Netzwerkmitgliedschaft eines Hosts erfolgt über eine logische UND-Verknüpfung.
  • Das Ergebnis einer UND-Verknüpfung ist immer dann 1, wenn beide verknüpften Werte ebenfalls 1 sind.
  • In allen anderen Fällen ist das Ergebnis der Verknüpfung 0.

Beispiel 1

  • Zur Verdeutlichung soll die Netzwerkmitgliedschaft eines Computers mit der Adresse 192.168.150.9/24 ermittelt werden:
  • Für die Berechnung müssen sowohl IP-Adresse als auch Subnetzmaske zunächst in Binärschreibweise umgewandelt werden:
  • Host-Adresse 192.168.150.9 (Bin:1100.0000.1010.1000.1001.0110.0000.1001)
  • Subnetzmaske 255.255.255.0 (Bin: 1111.1111.1111.1111.1111.1111.0000.0000)
  • Netzadresse 192.168.150.0 (Bin:1100.0000.1010.1000.1001.0110.0000.0000)
  • Die logische UND-Verknüpfung ergab, dass sich der Computer in dem Netzwerk mit der IP-Adresse 192.168.150.0 befindet
  • 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.

Beispiel 2

  • Die Funktionsweise der Subnetzmaske genauer verdeutlicht:
  • Es wird hier eine Nicht-Standardsubnetzmaske verwendet, um gleichzeitig die Unterteilung eines Netzes in Subnetze zu erläutern.
  • 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
  • Die Subnetzmaske des Ziel-Hosts ist einer sendenden Station nie bekannt.
  • 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
  • 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:
  • Der Quell-Host:
192.168.004.147 11000000.10101000.00000100.10010011 (Host)
255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 (Maske)
192.168.004.128 11000000.10101000.00000100.10000000 (Netz)
  • Der Ziel-Host:
192.168.004.116 11000000.10101000.00000100.01110100 (Host)
255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 (Maske)
192.168.004.064 11000000.10101000.00000100.01000000 (Netz)
  • Der Quell-Host befindet sich selbst laut logischer UND-Verknüpfung mit der Subnetzmaske im Netzwerk 192.168.4.128.
  • Diese Adresse darf in diesem Fall, da das ursprüngliche Netz in Subnetze unterteilt wurde, nicht mehr für einen Host verwendet werden
  • 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
  • Das zu sendende Paket muss also über einen Router zugestellt werden
  • Der Abstand zwischen den einzelnen Subnetzen kann an der Subnetzmaske abgelesen werden
  • Man braucht nur das letzte gesetzte Bit zu betrachten

Beispiel 3

  • Das letzte gesetzte Bit ist das 64er-Bit.
  • Das bedeutet einen Abstand der Netze untereinander von 64.
  • Die resultierenden Netzwerke hätten dann die folgenden Adressen:
  • 192.168.4.0/26
  • 192.168.4.64/26
  • 192.168.4.128/26
  • 192.168.4.192/26
  • Die Anzahl der möglichen Hosts pro Subnetz errechnet sich aus den verbleibenden Bit für Host-Adressen abzüglich der Netzwerkadresse und der Broadcast-Adresse. [[12]]
  • In diesem Fall also 2^6 – 2 = 64 – 2 = 62 Hosts.

Links

Intern

extern

  1. https://de.wikipedia.org/wiki/IPv4
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing#
  3. https://de.wikipedia.org/wiki/Dotted_decimal_notation
  4. https://de.wikipedia.org/wiki/Netzmaske
  5. https://de.wikipedia.org/wiki/Loopback
  6. https://de.wikipedia.org/wiki/Zeroconf
  7. https://de.wikipedia.org/wiki/Request_for_Comments
  8. https://en.wikipedia.org/wiki/IPv4_shared_address_space
  9. https://www.it-administrator.de/lexikon/automatic_private_ip_adressing.html
  10. https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing
  11. https://de.wikipedia.org/wiki/Multicast
  12. https://de.wikipedia.org/wiki/Broadcast
  13. https://www.wintotal.de/broadcast-adresse/

Installation

Anwendungen

Fehlerbehebung

Konfiguration

Dateien

Sicherheit

Dokumentation

RFC

Man-Pages

Info-Pages

Siehe auch

Links

Projekt

Weblinks

Einzelnachweise

Testfragen

Testfrage 1

Antwort1

Testfrage 2

Antwort2

Testfrage 3

Antwort3

Testfrage 4

Antwort4

Testfrage 5

Antwort5


TMP

Netzklassen

Historisch
Nicht mehr in Gebrauch seit 1993
Historische IP-Netzklassen
Bit 31–28 27–24 23–16 15–8 7–0
Class A: Netze 0.0.0.0/8 bis 127.255.255.255
0 … 128 8-Bit-Netze 24-Bit-Host
Class B: Netze 128.0.0.0/16 bis 191.255.255.255
1 0 … 16.384 16-Bit-Netze 16-Bit-Host
Class C: Netze 192.0.0.0/24 bis 223.255.255.255
1 1 0 … 2.097.152 24-Bit-Netze 8-Bit-Host
Class D: Multicast-Gruppen 224.0.0.0/4 bis 239.255.255.255
1 1 1 0 28-Bit-Multicast-Gruppen-ID
Class E: Reserviert 240.0.0.0/4 bis 255.255.255.255
1 1 1 1 0 27-Bit-Future-Use (zukünftige Anwendungen)

Netzklassen (Classful network) waren eine von 1981 bis 1993 verwendete Unterteilung des IPv4-Adressbereiches im Internet Protocol in Teilnetze für verschiedene Nutzer. Von der Netzklasse konnte die Größe eines Netzes abgeleitet werden, d. h. bei IPv4 die Anzahl der Bit für den Netzanteil in der IP-Adresse. Dies ist beim Routing im Intranet und Internet wichtig, um zu unterscheiden, ob eine Ziel-IP-Adresse im eigenen oder einem fremden Netz zu finden ist. Da Netzklassen sich als zu unflexibel und wenig sparsam im Umgang mit der knappen Ressource IP-Adressen herausgestellt haben, wurden sie 1985 zunächst durch Subnetting und 1992 mit Supernetting ergänzt und 1993 schließlich mit der Einführung des Classless Inter-Domain Routing (kurz: 'CIDR') ersetzt. Dessen ungeachtet wird das veraltete und nicht mehr praxisrelevante Konzept der Netzklassen häufig nach wie vor von Dozenten vermittelt und findet sich häufig auch weiter in Lehrbüchern.

Konzept der Netzklassen

Das ursprünglich eingesetzte Konzept der IP-Adressen sah nur eine starre Aufteilung vor. Hierbei waren 8 Bit für die Adressierung des Netzes vorgesehen, die übrigen 24 Bit adressierten einen spezifischen Teilnehmer des Netzes. Bei diesem Konzept waren aber nur 256 Netze möglich. Dies wurde als zu wenig erkannt. Daher wurden im September 1981 durch RFC 791 die sogenannten Netzklassen eingeführt, die diese Aufteilung neu gestalteten.

Über die Netzklassen wurde der gesamte Adressraum in zunächst drei (später fünf) Netzklassen unterteilt. Alle Teilnetze einer Netzklasse hatten hierbei dieselbe standardisierte Größe. Die Netzgrößen der Klassen unterschieden sich sehr stark, so waren in einem Netz der Klasse C nur 254 Hosts möglich, wohingegen bei einem Netz der Klasse A über 16 Millionen Hosts ermöglicht wurden. Dies sollte es ermöglichen, einzelnen Organisationen und Einrichtungen verschieden große Netzwerke je nach Bedarf zuzuweisen. Doch führten die starren Netzgrößen zu großer Verschwendung, da z. B. einem Anwender mit 100.000 Hosts ein Netz der Klasse A zugewiesen werden musste. Von diesen standen aber nur insgesamt 126 zur Verfügung und in diesem konkreten Fall wären über 16 Millionen IP-Adressen verschwendet worden. Daher wurden die IP-Klassen im Jahr 1993 per RFC 1518 und RFC 1519 durch das Classless Inter-Domain-Routing ersetzt. Bei CIDR werden innerhalb des gesamten Adressraumes Netze in flexiblen Größen vergeben, folglich ist eine Ableitung der Netzgröße aus der IP-Adresse nicht mehr möglich.

Die Netzklasse wurde durch die ersten Bit der binären IP-Adresse bestimmt. Der den Klassen D und E zugeordnete Bereich war in der ursprünglichen Spezifikation für eine erweiterte Adressierung reserviert worden. Diese wurde später in die Klassen D und E aufgeteilt, wobei der Adressbereich der Klasse D auch nach Abschaffung der Netzklassen weiter für Multicast-Anwendungen herangezogen wird. Der Adressbereich der früheren Klasse E ist weiterhin reserviert.

Übersicht der Netzklassen

Netzklasse Präfix Adressbereich Netzmaske Netzlänge
(mit Präfix) 		Netzlänge
(ohne Präfix) 		Hostlänge Netze Hosts pro Netz CIDR Suffix
Entsprechung
Klasse A 0... 0.0.0.0 – 127.255.255.255 255.0.0.0 8 Bit 7 Bit 24 Bit 128 16.777.214 /8
Klasse B 10... 128.0.0.0 – 191.255.255.255 255.255.0.0 16 Bit 14 Bit 16 Bit 16.384 65.534 /16
Klasse C 110... 192.0.0.0 – 223.255.255.255 255.255.255.0 24 Bit 21 Bit 8 Bit 2.097.152 254 /24
Klasse D 1110... 224.0.0.0 – 239.255.255.255 Verwendung für Multicast-Anwendungen
Klasse E 1111... 240.0.0.0 – 255.255.255.255 reserviert (für zukünftige Zwecke)

Veraltete Lehre

Diese Lehre der Netzklassen führt oft jedoch nur zu Verwirrung, da sie mit der Einführung von CIDR überholt ist. Sie hat heute fast keine praxisrelevante Bedeutung mehr, da die Größe eines Netzes nicht mehr nur aus der IP-Adresse abzuleiten ist, sondern zwingend die Angabe einer Netzmaske erforderlich ist. Die Technik, die dahinter steckt, nennt man VLSM.

Selbst heute noch folgen allerdings einige Implementierungen dem alten Netzklassenkonzept: Der Point-to-Point Protocol-Mechanismus unter Windows (CE, XP) leitet die Größe des Netzes bei einer Direktverbindung zweier PCs aus der IP-Adresse ab, die Eingabe einer Netzmaske ist nicht vorgesehen. Verbleibende praktische Bedeutung hat die Netzklasse auch noch beim Einsatz von historischen Routing-Protokollen wie z. B. RIPv1. Da diese älteren, aber in LANs immer noch gelegentlich benutzten Routing-Protokolle keine Netzmaske übertragen, wird notfalls automatisch die zur Netzklasse der IP-Adresse gehörende Netzmaske angenommen. Ebenso verhalten sich IP-Implementierungen in historischen Betriebssystemen, die seit der Standardisierung des Subnetting 1985 nicht mehr weiterentwickelt wurden. Die historischen Netzklassen sind auch der Hintergrund der reservierten Adressräume für Private IP-Adressen.

Die verschwindende Bedeutung von Netzklassen spiegelt sich auch in der IP-Vergabepolitik der Regionalen Internet-Registries (RIR) wider. So finden sich im früheren Klasse-C-Bereich auch Zuteilungen, die weit über die Größe eines Netzes der alten Klasse C hinausgehen (der zugehörige Mechanismus ist Supernetting). Analog werden auf Grund einer Knappheit an IP-Adressen die früheren Klasse-A-Bereiche mittlerweile in kleineren Blöcken zugewiesen, wie zum Beispiel der dem früheren Klasse-A-Netz der Nummer 80 entnommene Bereich 80.128.0.0 bis 80.159.255.255 an die Deutsche Telekom AG.

Eine Übersicht über aktuell und in der Vergangenheit vergebene Netzgrößen in der RIPE-Region findet sich im Dokument RIPE-345 auf den Seiten des RIPE NCC.[1]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ Vorlage:Cite web

Früher gab es fest vorgeschriebene Einteilungen für Netzwerkklassen mit einer festen Länge.

  • Da diese Einteilung sehr unflexibel ist, wird seit 1993 ausschließlich das Classless Inter-Domain Routing-Verfahren durchgeführt, welches bitvariable Netzmasken ermöglicht.
  • Viele netzwerkfähige Betriebssysteme bestimmen die Standardnetzmaske anhand der alten Klassifikation, um dem einfachen Nutzer die Einrichtung des Netzwerks zu vereinfachen; Klassen sind jedoch heute nicht mehr in Gebrauch.

Die maximale Anzahl der zu vergebenen Host-Adressen in einem Netz ist

2Anzahl Bit der Hostadresse − 2

Zwei Host-Adressen sind gemäß einer Empfehlung in der RFC 950 reserviert – die erste Adresse (zum Beispiel 192.168.0.0) bezeichnet das Netz selbst, die letzte Adresse (zum Beispiel 192.168.0.255) ist für den Broadcast (alle Teilnehmer werden angesprochen) reserviert.

  • Diese Einschränkung wird in der RFC 1878 aufgehoben, die sich jedoch nie durchsetzen konnte, sodass auch heute noch in praktisch jedem Netzwerk beide Adressen reserviert sind.
  • Gängig ist außerdem, das Gateway (vgl. Routing) auf die erste oder die vorletzte IP-Adresse im Netz zu legen (z. B. 192.168.0.1 oder 192.168.0.254), wobei es dafür keinerlei Vorgaben gibt.

Besondere Netzwerkadressen

Einige Netzwerke sind für spezielle Zwecke reserviert.

  • Siehe RFC 6890:
Adressblock (Präfix) Verwendung Referenz
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 (link local), 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

Private IP-Adressen

Adressbereich Beschreibung größter 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, 1 16-Bit-Netz 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

Beispiele

Beispiel: (24-Bit-Netzwerk)

Subnetzmaske = 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)
Der Besitzer legt den Netzteil auf 192.168.0 fest:
Netzteil = 11000000.10101000.00000000
Das führt zu folgender Adressverteilung:
Netzname = 11000000.10101000.00000000.00000000 (192.168.0.0)
Erste Adr. = 11000000.10101000.00000000.00000001 (192.168.0.1)
Letzte Adr. = 11000000.10101000.00000000.11111110 (192.168.0.254)
Broadcast = 11000000.10101000.00000000.11111111 (192.168.0.255)
Anzahl zu vergebende Adressen: 28 − 2 = 254

Beispiel: (21-Bit-Netzwerk)

Subnetzmaske = 11111111.11111111.11111000.00000000 (255.255.248.0)
Der Besitzer legt den Netzteil auf 192.168.120 fest
(wobei im dritten Oktett nur die fünf höchstwertigen Bit zum Netzteil gehören):
Netzteil = 11000000.10101000.01111
Das führt zu folgender Adressverteilung:
Netzname = 11000000.10101000.01111000.00000000 (192.168.120.0)
Erste Adr. = 11000000.10101000.01111000.00000001 (192.168.120.1)
Letzte Adr. = 11000000.10101000.01111111.11111110 (192.168.127.254)
Broadcast = 11000000.10101000.01111111.11111111 (192.168.127.255)
Anzahl zu vergebende Adressen: 211 − 2 = 2046

Subnetting

siehe IPv4:Subnetting

Wikipedia

Eine IP-Adresse ist eine Adresse in Computernetzen, die – wie das Internet – auf 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.

Die IP-Adresse wird vor allem verwendet, um Daten von ihrem Absender zum vorgesehenen Empfänger zu transportieren. Ähnlich der Postanschrift auf einem Briefumschlag werden Datenpakete mit einer IP-Adresse versehen, die den Empfänger eindeutig identifiziert. Aufgrund dieser Adresse können die „Poststellen“, die Router, entscheiden, in welche Richtung das Paket weitertransportiert werden soll. Im Gegensatz zu Postadressen sind IP-Adressen nicht an einen bestimmten Ort gebunden.

Die bekannteste Notation der heute geläufigen IPv4-Adressen besteht aus vier Zahlen, die Werte von 0 bis 255 annehmen können und mit einem Punkt getrennt werden, beispielsweise 192.0.2.42. Technisch gesehen ist die Adresse eine 32-stellige (IPv4) oder 128-stellige (IPv6) Binärzahl.

Grundlagen

Um eine Kommunikation zwischen zwei technischen Geräten aufzubauen, muss jedes der Geräte in der Lage sein, dem anderen Gerät Daten zu senden. Damit diese Daten bei der richtigen Gegenstelle ankommen, muss diese eindeutig benannt (adressiert) werden. Dies geschieht in IP-Netzen mit einer IP-Adresse. So wird zum Beispiel ein Webserver von einem Webbrowser direkt über seine IP-Adresse angesprochen. Der Browser fragt dazu bei einem Nameserver die IP-Adresse ab, die einer Domain (zum Beispiel „www.example.com“) zugeordnet ist. Anschließend nutzt er diese IP-Adresse, um Daten an den Webserver zu senden.

IP-Adresse in IP-Datenpaketen

Jedes IP-Datenpaket beginnt mit einem Informationsbereich für die Beförderung durch die IP-Schicht, dem IP-Header. Dieser Header enthält auch zwei Felder, in welche die IP-Adressen sowohl des Senders als auch des Empfängers eingetragen werden, bevor das Datenpaket verschickt wird. Die Vermittlung geschieht auf der Schicht 3 im OSI-Modell, der Vermittlungsschicht.

Aufbau

Frühere Versionen

Das Internet wurde anfangs als Netz konzipiert, um mehrere bestehende Datennetze miteinander zu verbinden. Eine Organisation wie die IANA, die Institutionen IP-Bereiche nach Bedarf zuweist, gab es noch nicht. In den Headern der früheren Varianten des Internetprotokolls gab es getrennte Felder, in denen eine Netzwerk-Adresse und eine Host-Adresse unabhängig voneinander definiert waren. Die Netzwerk-Adresse war eine Netzwerk-Kennziffer in Form eines 8 Bit-Wertes, die Quell- und Zielnetz des jeweiligen Datenpaketes kennzeichnet. Die für Arpanet, Cyclades und weitere Netze verwendeten Kennziffern waren festgelegt. Die Host-Adresse hatte in der ersten Version des Internetprotokolls von 1974 eine Länge von 16 Bit, wurde aber bereits in der ersten Überarbeitung des Internetprotokolls auf 24 Bit erweitert. So war es theoretisch bereits seit 1975 möglich, im Internet die gleiche Anzahl an Hosts zu adressieren, wie es heute noch auf Basis von IPv4 möglich ist. Die Trennung von Netzwerk- und Host-Adresse entfiel, als im Jahre 1981 das IPv4-Protokoll eingeführt wurde und die IANA durch Einführung der Netzklassen dann IP-Adressbereiche in unterschiedlichen Größen vergab. Durch komplexere Routing-Methoden und die Tatsache, dass es IP-Netze in unterschiedlichen Größen gab, wurde die Trennung von Netz- und Hostadresse obsolet, sodass die Adressen schlichtweg als IP-Adressen bezeichnet wurden, die lediglich abhängig von den jeweiligen Netzwerkgrößen einen individuellen Netz- und Host-Teil haben.[1]

IPv4

IPv4 Die seit der Einführung der Version 4 des Internetprotokolls überwiegend verwendeten IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bits, also 4 Oktetten (Bytes). Damit sind 232, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar. In der dotted decimal notation werden die 4 Oktette als vier durch Punkte voneinander getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im Bereich von 0 bis 255 geschrieben.

Beispiel: 203.0.113.195

IPv6

IPv6 Durch den rasch steigenden Bedarf an IP-Adressen ist absehbar, dass der nutzbare Adressraum von IPv4 früher oder später erschöpft sein wird. Vor allem aus diesem Grund wurde IPv6 entwickelt. Es verwendet 128 Bit zur Speicherung von Adressen, damit sind 2128 = 25616 (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ≈ 3,4 · 1038) Adressen darstellbar. Diese Anzahl reicht aus, um für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.944 (= 6,65 · 1017)[2] IP-Adressen bereitzustellen. Wenn es in jeder der ca. 2 Billionen Galaxien des bekannten Universums 100 Milliarden Planetensysteme mit je einem bewohnten Planeten gäbe, dann könnte man je Planet 1,7 · 1015 IP-Adressen vergeben. Wenn die Planeten Erdgröße haben, wären das etwa 3 Adressen je m² der Planetenoberfläche.

Da die Dezimaldarstellung ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd unübersichtlich und schlecht handhabbar wäre, stellt man IPv6-Adressen hexadezimal dar. Um diese Darstellung weiter zu vereinfachen, werden jeweils zwei Oktette der Adresse zusammengefasst und in Gruppen durch Doppelpunkt getrennt dargestellt. XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX.

Beispiel: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7344

Zur weiteren Verkürzung können Nullen am Beginn eines Blocks weggelassen werden. Ein oder mehrere aufeinanderfolgende Blöcke, die nur aus Nullen bestehen, können durch :: ersetzt werden – jedoch höchstens einmal in der Adresse, so dass eindeutig auf acht Blöcke aufgefüllt werden kann.

Beispiel: 2001:db8:85a3::8a2e:370:7344

Netzwerkteil und Geräteteil

Jede IPv4-Adresse wird durch eine Netzmaske, jede IPv6-Adresse durch die Angabe der Präfixlänge, in einen Netzwerk- und einen Geräteteil („Hostteil“) getrennt. Die Netzmaske, also die Präfixlänge, gibt an, an welchem Bit die Adresse geteilt werden muss. Die von der Netzmaske maskierten oder von der Präfixlänge genannten Bit (Netzwerkteil) sind bei allen Hosts (Rechnern) eines Subnetzwerks identisch. Die Information, ob ein Gerät im selben Subnetz liegt (d. h. gleicher Netzwerkteil in der IP-Adresse), wird von einem Host benötigt, um Routing-Entscheidungen treffen zu können (siehe folgenden Abschnitt).

Beispiel: (klassenlose) IPv4-Adresse 203.0.113.195/27 

             Dezimal          Binär                                Berechnung
IP-Adresse   203.000.113.195  11001011 00000000 01110001 11000011  ip-adresse
Netzmaske    255.255.255.224  11111111 11111111 11111111 11100000  AND netzmaske
Netzwerkadr. 203.000.113.192  11001011 00000000 01110001 11000000  = netzwerkteil

             Dezimal          Binär                                Berechnung
IP-Adresse   203.000.113.195  11001011 00000000 01110001 11000011  ip-adresse
Netzmaske    255.255.255.224  11111111 11111111 11111111 11100000
                              00000000 00000000 00000000 00011111  AND (NOT netzmaske)
Geräteteil   000.000.000.003  00000000 00000000 00000000 00000011  = geräteteil

Bei einer Netzmaske mit 27 gesetzten Bit ergibt sich eine Netzadresse von 203.0.113.192. Es verbleiben 5 Bit und damit 25 = 32 Adressen für den Geräteteil. Hiervon werden noch je eine Adresse für das Netz selbst und für den Broadcast benötigt, so dass 30 Adressen für Geräte zur Verfügung stehen.

Routing

Routing Will ein Gerät ein IP-Paket versenden, werden die Netzwerkteile der Quell-IP-Adresse und Ziel-IP-Adresse verglichen. Stimmen sie überein, befindet sich der Ziel-Host im selben Netz, und das Paket wird direkt an den Empfänger gesendet. Im Falle von Ethernet-Netzen dient das ARP (Address Resolution Protocol) zum Auffinden der Hardwareadresse. Das ARP arbeitet auf der zweiten Schicht des OSI-Modells und stellt die Verbindung zur ersten Schicht her.

Stimmen die Netzwerkteile dagegen nicht überein, so wird über eine Routingtabelle die IP-Adresse eines Routers (next hop) gesucht und das Paket an diesen Router gesendet. Dieser hat über eine oder mehrere Schnittstellen Kontakt zu anderen Netzen und routet das Paket mit demselben Verfahren weiter – er konsultiert dazu seinerseits seine eigene Routingtabelle und sendet das Paket gegebenenfalls an den nächsten Router oder an das Ziel. Bis zum Endgerät kann das Paket viele Netze und Router durchlaufen. Das Durchlaufen eines Routers wird auch Hop (Sprung) genannt, das Routingverfahren Next Hop Routing.

Routing eines HTTP-Pakets über drei Netze

Ein Router hat dabei für jede seiner Schnittstellen eine eigene IP-Adresse und Netzmaske, die zum jeweiligen Netz gehört. Jedes IP-Paket wird einzeln geroutet. Die Quell- und Zieladresse im IP-Header werden vom Sender gesetzt und bleiben, wenn keine Adress-Umsetzung stattfindet, während des gesamten Weges unverändert.

Besondere IP-Adressen

Besondere IPv4-Adressen nach RFC 6890:

CIDR-Adressblock Adressbereich Beschreibung RFC
0.0.0.0/8 0.0.0.0 bis 0.255.255.255 aktuelles Netz (nur als Quelladresse gültig) RFC 3232 (ersetzt RFC 1700)
10.0.0.0/8 10.0.0.0 bis 10.255.255.255 Netzwerk für den privaten Gebrauch RFC 1918
100.64.0.0/10 100.64.0.0 bis 100.127.255.255 Mehrfach benutzter Adressbereich für Provider-NAT (siehe Carrier-grade NAT) RFC 6598
127.0.0.0/8(1) 127.0.0.0 bis 127.255.255.255 Localnet RFC 3330
169.254.0.0/16 169.254.0.0 bis 169.254.255.255 Zeroconf RFC 3927
172.16.0.0/12 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 Netzwerk für den privaten Gebrauch RFC 1918
192.0.0.0/24 192.0.0.0 bis 192.0.0.255 reserviert, aber zur Vergabe vorgesehen
192.0.0.0/29 192.0.0.0 bis 192.0.0.7 Dual-Stack Lite (DS-Lite), IPv4- und IPv6 Übergangsmechanismus mit globaler IPv6-Adresse und Provider-NAT für IPv4 RFC 6333
192.0.2.0/24 192.0.2.0 bis 192.0.2.255 Dokumentation und Beispielcode (TEST-NET-1) RFC 5737 (ersetzt RFC 3330)
192.88.99.0/24 192.88.99.0 bis 192.88.99.255 6to4-Anycast-Weiterleitungspräfix RFC 3068
192.168.0.0/16 192.168.0.0 bis 192.168.255.255 Netzwerk für den privaten Gebrauch RFC 1918
198.18.0.0/15 198.18.0.0 bis 198.19.255.255 Netz-Benchmark-Tests RFC 2544
198.51.100.0/24 198.51.100.0 bis 198.51.100.255 Dokumentation und Beispielcode (TEST-NET-2) RFC 5737
203.0.113.0/24 203.0.113.0 bis 203.0.113.255 Dokumentation und Beispielcode (TEST-NET-3) RFC 5737
224.0.0.0/4 224.0.0.0 bis 239.255.255.255 Multicasts (früheres Klasse-D-Netz) RFC 3171
240.0.0.0/4 240.0.0.0 bis 255.255.255.255 reserviert (früheres Klasse-E-Netz) RFC 3232 (ersetzt RFC 1700)
255.255.255.2552) 255.255.255.255 Broadcast

Nach dieser Liste erfüllen 622.199.809 von rund 4,3 Milliarden IPv4-Adressen bzw. 14,5 % aller möglichen IPv4-Adressen einen besonderen Zweck.

  1. Das Netz 127.0.0.0/8 bezieht sich auf den lokalen Computer (loopback address). Aus diesem Netzbereich ist oftmals die Adresse 127.0.0.1 mit dem Hostnamen localhost ansprechbar. Adressen aus diesem Bereich dienen zur Kommunikation eines Client- mit einem Server-Prozess auf demselben Computer. Mit Kommandozeilenbefehlen wie ssh localhost oder ftp 127.0.0.1 können die Server auf einem lokalen Rechner angesprochen werden, etwa um ihr Funktionieren zu testen.
  2. Die spezielle Adresse 255.255.255.255 kann neben der höchsten Geräteadresse im Netz ebenfalls als Broadcastadresse verwendet werden. Dadurch ist das Versenden von Broadcasts ohne Kenntnis weiterer Netzwerkparameter möglich. Dies ist für Protokolle wie BOOTP und DHCP wichtig.

Damit gibt es drei IP-Adresstypen:

  • Unicast: Senden an einen bestimmten Empfänger im Internet (normale Adressierung).
  • Broadcast: Senden an alle Geräte im selben Netz (Subnetz). Dieses wird bei IPv6 durch Multicast ersetzt.
  • Multicast: Senden an einige Geräte im selben Netz (oder Geräte im Multicastbackbone-Netz).

Nicht mehr reservierte IP-Adressen

Mit dem RFC 5735 wurden ca. 50 Millionen IP-Adressen freigegeben. Die Reservierung der folgenden Adressbereiche wurde aufgehoben und zur Verteilung freigegeben.

CIDR-Adressblock Adressbereich Anzahl Beschreibung RFC
14.0.0.0/8 14.0.0.0 bis 14.255.255.255 16.777.216 Öffentliches Datennetz RFC 3232 (ersetzt RFC 1700)
24.0.0.0/8 24.0.0.0 bis 24.255.255.255 16.777.216 Cable Television Networks
39.0.0.0/8 39.0.0.0 bis 39.255.255.255 16.777.216 im Januar 2011 an das APNIC vergeben RFC 1797
128.0.0.0/16 128.0.0.0 bis 128.0.255.255 65.536 im November 2010 an das RIPE NCC vergeben[3]
191.255.0.0/16 191.255.0.0 bis 191.255.255.255 65.536 reserviert, aber zur Vergabe vorgesehen
223.255.255.0/24 223.255.255.0 bis 223.255.255.255 256 reserviert, aber zur Vergabe vorgesehen RFC 3330

DNS – Übersetzung von Rechnernamen in IP-Adressen

Über das weltweit verfügbare Domain Name System (DNS) können Namen in IP-Adressen (und umgekehrt) aufgelöst werden. Der Name www.example.com wird zum Beispiel in die IPv4-Adresse 93.184.216.34 und die IPv6-Adresse 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946 übersetzt.

Vergabe von IP-Adressen und Netzbereichen

IANA – Internet Assigned Numbers Authority

Die Vergabe von IP-Netzen im Internet wird von der IANA geregelt. In den Anfangsjahren des Internets wurden IPv4-Adressen bzw. -Netze in großen Blöcken direkt von der IANA an Organisationen, Firmen oder Universitäten vergeben. Beispielsweise wurde der Bereich 13.0.0.0/8 und damit 16.777.216 Adressen der Xerox Corporation zugeteilt, ebenso erhielten Merck & Co. (54.0.0.0/8) und IBM (9.0.0.0/8) einen solch großen Bereich zugeteilt. Die einzige deutsche Firma, die einen /8 Bereich zugeteilt bekommen hat, ist die debis AG (53.0.0.0/8). Heute vergibt die IANA Blöcke an regionale Vergabestellen.

RIR – Regional Internet Registry

Zuständigkeitsbereiche der fünf RIR

Seit Februar 2005 gibt es fünf regionale Vergabestellen, die Regional Internet Registries (RIR) genannt werden:

Unter anderem für Deutschland, Liechtenstein, Österreich und die Schweiz ist also das RIPE NCC zuständig.

Die Regional Internet Registries vergeben die ihnen von der IANA zugeteilten Netze an lokale Vergabestellen.

LIR – Local Internet Registry

Die Local Internet Registries (LIR) genannten lokalen Vergabestellen geben die ihnen von den RIRs zugeteilten Adressen an ihre Kunden weiter. Die Aufgabe der LIR erfüllen in der Regel Internet Service Provider. Kunden der LIR können entweder Endkunden oder weitere (Sub-)Provider sein.

Die Adressen können dem Kunden entweder permanent zugewiesen werden (static IP address, feste IP-Adresse) oder beim Aufbau der Internetverbindung dynamisch zugeteilt werden (dynamic IP address, dynamische IP-Adresse). Fest zugewiesene Adressen werden vor allem bei Standleitungen verwendet oder wenn Server auf der IP-Adresse betrieben werden sollen.

Welchem Endkunden oder welcher Local Internet Registry eine IP-Adresse bzw. ein Netz zugewiesen wurde, lässt sich über die Whois-Datenbanken der RIRs ermitteln.

Private Netze

Private IP-Adresse In privaten, lokalen Netzen (LAN) können selbst IP-Adressen vergeben werden. Dafür sollten für IPv4-Adressen aus den in RFC 1918 genannten privaten Netzen verwendet werden (zum Beispiel 192.168.1.1, 192.168.1.2, …). Diese Adressen werden von der IANA nicht weiter vergeben und im Internet nicht geroutet. Um trotzdem eine Internet-Verbindung zu ermöglichen, werden in einem Router mittels Network Address Translation die LAN-internen Adressen in öffentliche, im Internet gültige IPv4-Adressen übersetzt. Bei Paketen, die an die öffentliche Adresse gerichtet ankommen, wird die öffentliche Adresse wiederum in die privaten Adressen zurückübersetzt. Zusätzlich ermöglicht NAT, dass alle Computer des lokalen Netzes nach außen unter derselben (also nur einer) im Internet gültigen IPv4-Adresse erscheinen, was „Adressen spart“. Die Zuordnung einer Kommunikation zwischen einem lokalen Computer mit privater Adresse und dem Server im Internet geschieht dann über die Portnummer.

Netzklassen

Ursprünglich wurden IPv4-Adressen in Netzklassen von A bis C mit verschiedenen Netzmasken eingeteilt. Klassen D und E waren für spezielle Aufgaben vorgesehen. Aufgrund der immer größer werdenden Routing-Tabellen wurde 1993 das klassenlose Routing CIDR (Classless Interdomain Routing) eingeführt. Damit spielt es keine Rolle mehr, welcher Netzklasse eine IPv4-Adresse angehört.

Gerätekonfiguration

Manuelle Konfiguration

Für Administratoren gibt es Konfigurationsprogramme. Unter Linux ist dies ip, unter Windows netsh, und andere unixoide Betriebssysteme verwenden ifconfig. Zur Anzeige können selbige verwendet werden, wobei unter Windows auch noch ipconfig oder winipcfg (je nach Version) zur Verfügung stehen.

Beispiel: Anzeige der laufenden Konfiguration

  • Linux/ ip addr; ip route show table all
  • Windows: netsh dump

Beispiel: Der Netzschnittstelle eth0/LAN-Verbindung 1 wird die IPv6-Adresse 2a01:db8::123 in einem /64-Subnetz zugewiesen.

  • Linux/ ip addr add 2001:db8::123/64 dev eth0
  • Windows: netsh interface ipv6 add address interface="LAN-Verbindung 1" address=2001:db8::123

Beispiel: Zuweisung der IPv4-Adresse 192.168.0.254/27:

  • Linux/ ip addr add 192.168.0.254/27 brd + dev eth0
  • Unix (FreeBSD, Mac OS X): ifconfig eth0 192.168.0.254/27
  • ältere ifconfig: ifconfig eth0 192.168.0.254 netmask 255.255.255.224 broadcast 192.168.0.255

Die Angabe der Teile „broadcast 192.168.0.255“ bzw. „brd +“ sind optional. („brd +“ steht hier für die automatische Berechnung der Broadcast-Adresse, es kann auch eine spezifische Adresse angegeben werden. ifconfig berechnet die Broadcast-Adresse in neueren Versionen automatisch).

Automatische Konfiguration

Über Protokolle wie BOOTP oder DHCP können IP-Adressen beim Hochfahren des Rechners durch einen entsprechenden Server zugewiesen werden. Auf dem Server wird dazu vom Administrator ein Bereich von IP-Adressen definiert, aus dem sich weitere Rechner beim Hochfahren eine Adresse entnehmen können. Diese Adresse wird an den Rechner geleast. Rechner, die feste Adressen benötigen, können im Ethernet-Netz über ihre MAC-Adresse identifiziert werden und eine dauerhafte Adresse erhalten.

Vorteil hierbei ist die zentrale Verwaltung der Adressen. Ist nach der Installation des Betriebssystems die automatische Konfiguration vorgesehen, müssen keine weiteren Einstellungen für den Netzzugriff mehr vorgenommen werden. Mobilgeräte wie Laptops können sich Adressen teilen, wenn nicht alle Geräte gleichzeitig ans Netz angeschlossen werden. Daneben können sie ohne Änderung der Konfiguration bei Bedarf in verschiedene Netze (zum Beispiel Firma, Kundennetz, Heimnetz) integriert werden.

Für IPv6 gibt es zusätzlich noch die Möglichkeit der Autokonfiguration, die ohne Server auskommt.

Dynamische Adressierung

Wenn einem Host bei jeder neuen Verbindung mit einem Netz eine neue IP-Adresse zugewiesen wird, spricht man von dynamischer oder wechselnder Adressierung. Im LAN-Bereich ist die dynamische Adressierung per DHCP verbreitet, im Internetzugangsbereich wird dynamische Adressierung vor allem von Internet-Service-Providern (ISP) eingesetzt, die Internet-Zugänge über Wählleitungen anbieten. Sie nutzen die dynamische Adressierung via PPP oder PPPoE.

Vorteil der dynamischen Adressierung ist, dass im Durchschnitt deutlich weniger als eine IP-Adresse pro Kunde benötigt wird, da nie alle Kunden gleichzeitig online sind. Ein Verhältnis zwischen 1:10 und 1:20 ist üblich. Das RIPE NCC verlangt von seinen LIRs einen Nachweis über die Verwendung der ihnen zugewiesenen IP-Adressen. Eine feste Zuordnung von Adressen wird nur in begründeten Fällen akzeptiert, zum Beispiel für den Betrieb von Servern oder für Abrechnungszwecke.

Bei DSL-Anbindung des Kunden verwenden die Provider meist ebenfalls dynamisch vergebene IPs.

Statische Adressierung

Statische Adressierung wird prinzipiell überall dort verwendet, wo eine dynamische Adressierung technisch nicht möglich oder nicht sinnvoll ist. So erhalten in LANs zum Beispiel Gateways, Server oder Netzwerk-Drucker in der Regel feste IP-Adressen. Im Internet-Zugangsbereich wird statische Adressierung vor allem für Router an Standleitungen verwendet. Auch für Machine-to-Machine-Kommunikation wird insbesondere im Mobilfunkbereich (GPRS) zunehmend statische Adressierung verwendet. Statische Adressen werden meist manuell konfiguriert, können aber auch über automatische Adressierung (siehe oben) zugewiesen werden.

Mehrere Adressen auf einer Netzwerkkarte

Meist wird jeder Netzwerk-Schnittstelle (zum Beispiel Netzwerkkarte) eines Hosts genau eine IPv4-Adresse zugewiesen. In einigen Fällen (siehe unten) ist es allerdings notwendig, einer Schnittstelle mehrere IPv4-Adressen zuzuweisen. Dies wird auch als IP-Aliasing bezeichnet. Mehrere IPv4-Adressen auf einer Netzwerkkarte werden unter anderem verwendet, um mehrere gleiche Services dort parallel zu betreiben, um einen Host aus verschiedenen Subnetzen erreichbar zu machen oder um einen Service logisch vom Host zu trennen, sodass er – mit seiner IPv4-Adresse und transparent für die Clients – auf eine andere Hardware verschoben werden kann.

Beispiel (FreeBSD)

Die Netzwerkschnittstelle fxp0 bekommt die IPv4-Adresse 192.168.2.254 mit einem /26-Subnetz als Alias
ifconfig fxp0 alias 192.168.2.254 netmask 255.255.255.192

Beispiel (Linux)

Unter Linux wird einfach derselbe Befehl wie unter der manuellen Konfiguration verwendet, um weitere Adressen hinzuzufügen.
ip addr add 192.168.2.254/26 dev eth0

Bei IPv6 ist die Bindung mehrerer Adressen an eine Netzwerk-Schnittstelle die Regel, um beispielsweise eine link-lokale neben einer globalen Adresse und dynamisch vergebene Präfixe neben festen zu betreiben, oder um IPv6-Adressen mehrerer Internetprovider auf demselben Host zur Verfügung zu haben. Außerdem gelten die oben genannten Gründe wie für IPv4.

Unterschiedliche Netze auf einem physischen Netz

Auf einem physischen Netz (zum Beispiel Ethernet-Netz) können unterschiedliche Netze (mit unterschiedlichem Netzwerk-Adressteil) aufgesetzt und gleichzeitig verwendet werden. Dies wird unter anderem eingesetzt, wenn später das Netz aufgeteilt werden soll oder wenn früher getrennte Netze zusammengefasst werden.

Speicherung von IP-Adressen

Vorlage:Staatslastig

Das deutsche Bundesverfassungsgericht urteilte am 2. März 2010, dass die Speicherung von IPs in Deutschland in ihrer bisherigen Umsetzung verfassungswidrig sei, da das Gesetz zur anlasslosen Speicherung umfangreicher Daten aller Nutzer elektronischer Kommunikationsdienste keine konkreten Maßnahmen zur Datensicherheit vorsehe. Das Gericht hat zudem die Hürden für den Abruf dieser Daten als zu niedrig bewertet. Das Urteil verpflichtete deutsche Telekommunikationsanbieter zur sofortigen Löschung gesammelter Daten. Die Vorratsdatenspeicherung sei nur unter schärferen Sicherheits- und Transparenzvorkehrungen sowie begrenzten Abrufmöglichkeiten für Sicherheitsbehörden grundsätzlich zulässig.

Einem Auskunftsgesuch der Staatsanwaltschaft ist nachzukommen bei Ermittlungsverfahren über schwere Straftaten.[4] Die Speicherung von IP-Adressen zu anderen Zwecken (beispielsweise beim Besuch einer Internetseite, etwa in einer Logdatei) ist rechtlich ungeklärt.

Das Amtsgericht Mitte (Berlin) erklärte im März 2007 IP-Adressen zu personenbezogenen Daten im Sinne von Vorlage:§ BDSG.[5] Somit sei ihre Speicherung unzulässig. Das Amtsgericht München entschied Ende September 2008, dass IP-Adressen nicht als personenbezogene Daten zu werten sind. Somit sei deren Speicherung grundsätzlich zulässig.[6] Das Gericht knüpfte dies jedoch an Vorgaben: Die Zulässigkeit der Speicherung hänge von den Möglichkeiten dessen ab, der die Daten speichert. Kann er eine Person anhand der IP-Adresse identifizieren (etwa mit einem personalisierten Benutzerkonto), dann ist die automatische Speicherung unzulässig bzw. nur erlaubt, wenn der Benutzer zuvor seine ausdrückliche Erlaubnis gab.

Beide Urteile ergingen für IPv4-Adressen. Aufgrund des größeren Adressbereiches sind IPv6-Adressen unter Umständen rechtlich anders einzuordnen.[7]

Hinzu kommt die Frage nach der Beweiskraft einer IP-Adresse aufgrund möglicher Fehlbedienungen oder Routen-Entführungen. Als im Jahre 2010 durch Einstellungsfehler beim Border Gateway Protocol (BGP) IP-Adressen von 37000 Netzen (nicht Nutzern) nach China geleitet wurden, entstand die Frage, welche Beweiskraft IP-Adressen zur Verfolgung von Straftaten zukommen könne. Zudem nahmen auch Geheimdienste BGP-Entführungen in ihr Werkzeug-Arsenal auf. An sich müssten alle Provider die Routingtabellen ihrer Kunden bei ihrem regionalen Internet-Registrar (in Europa RIPE) hinterlegen und jede falsche Route ablehnen. Falsche Routen wären dann auf ohnehin unsichere Teilnetze begrenzt. Nach einer EuGH-Entscheidung ist die Anschlussinhaberhaftung nicht allein an IP-Adressen festzumachen. Es bedarf weiterer Angaben vom Internetzugangsanbieter. Über die Beweiskraft dieser Informationen urteilen deutsche Gerichte verschieden, da nur der Anschlussinhaber ermittelt werden kann, nicht aber, welche Person zum fraglichen Zeitpunkt aktiv war. Um Routen-Entführungen zu unterbinden, gibt es Vorschläge zur Speicherung der Routingtabellen sowie zur Einführung des 2017 entwickelten BGPsec, der Border Gateway Protocol Security Extension. Auch wurde die Zertifizierung per Resource Public Key Infrastructure (RPKI) für das BGP eingeführt. Nicht alle Internetprovider nutzen dies, wie Tests mit IsBGPsafeyet.com zeigen. In Deutschland unterstützen weder die Telekom noch Vodafone diese Sicherheitsmaßnahme.[8]

Rückgewinnung von Zusatzinformationen

Mit Hilfe einer IP-Adresse können weitere Angaben über deren Benutzer mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit angenommen werden:

  • Geotargeting versucht, auf den Aufenthaltsort (zumindest Staat, Region) rückzuschließen (Ortsbestimmung).
  • Inhalte von einer nicht dynamischen IP-Adresse eines Unternehmens oder einer Behörde können mit hoher Wahrscheinlichkeit als von dort stammend angenommen werden; Seitenaufrufe von dort stammen vmtl. von einem Mitarbeiter.
  • Wer mit einer IP-Adresse eines Mobilfunkanbieter-Netzes Webseiten eines Servers abruft, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Person, die mit dem Handy/Smartphone surft.

Siehe auch

Literatur

  • Marc Störing: Gefährliches Adressgedächtnis – Rechtsunsicherheit bei Speicherung und Weitergabe von IP-Daten. In: c’t, Nr. 25/2008, S. 190–191 (online).
  • Bernhard J. Hauser, Fachwissen Netzwerktechnik, 2. Auflage, Europa-Lehrmittel-Verlag, Haan 2015, ISBN 978-3-8085-5402-9

Weblinks

Vorlage:Wiktionary

  1. ↑
  2. ↑ nach:Joseph Davies: Understanding IPv6. Microsoft Press 2002, ISBN 0-7356-1245-5, 2^128 Adressen pro 510 Millionen Quadratkilometer
  3. ↑
  4. ↑
  5. ↑ AG Berlin-Mitte, Urteil vom 27. März 2007, Az. 5 C 314/06.
  6. ↑ AG München, Urteil vom 30. September 2008, Az. 133 C 5677/08.
  7. ↑ Institut für IT-Recht Datenschutz im Internet: Aktuelle Diskussion zur Frage, ob IP-Adressen personenbezogene Daten im Sinne des BDSG sind.
  8. ↑ Vor 10 Jahren: Die Beweiskraft einer IP-Adresse. In: iX, 6/2020, S. 33.
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