IP‑Adresse – Aufbau, Typen, Vergabe und praktische Bedeutung

Angenommen, einer unserer Freunde will uns treffen, kennt aber unsere Adresse nicht. Er fragt nach unserer Adresse & dann geben wir unsere Adresse wie folgt an: 02, Vidyapuri Road, Supaul, Bihar, Indien. Nachdem er die Adresse angegeben hat, kann er oder sie unsere Adresse leicht ausfindig machen. Dasselbe geschieht im Falle des Internets. Jedem Netzwerk wird eine Adresse zugewiesen.

Die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) weist die IP-Adresse zu. Die IANA ist für das IP-Adressierungssystem verantwortlich.

Eine IP-Adresse ist eine lange Binärzahl, die aus Einsen und Nullen besteht. Eine IPv4-Adresse ist 32 Binärziffern (oder Bits) lang. Eine IPv6-Adresse ist 128 Bit lang, so dass viel mehr IP-Adressen verwendet werden können. IP-Adressen werden normalerweise in menschenlesbarer Form geschrieben, wobei 8 Bits zu einem Oktett gruppiert werden. IPv4-Adressen werden normalerweise als eine Gruppe von vier Zahlen geschrieben. Jede Zahl kann einen Wert von 0 bis 255 annehmen. IPv6-Adressen werden als eine Gruppe von acht hexadezimalen Zahlen geschrieben. Viele Ipv6-Adressen enthalten viele Nullen. Es gibt spezielle Regeln, die besagen, dass diese Nullen in bestimmten Fällen nicht geschrieben werden müssen.

Bestimmte IP-Adressen können im lokalen Netzwerk frei vergeben werden. Da sie nicht eindeutig sind, werden sie im Internet nicht geroutet. Die Adressen, die frei vergeben werden können, nennt man private IP-Adressen, die, die eindeutig sind, nennt man öffentlich. Um geroutet zu werden, muss eine private Adresse in eine öffentliche Adresse übersetzt werden. Dieser Prozess der Übersetzung zwischen privaten und öffentlichen Adressen wird Network Address Translation oder NAT genannt. Oft übernehmen auch Router und Firewalls diese Aufgabe.

Es gibt drei verschiedene Arten von Adressen:

• Unicast-Adressen: Die Adresse ist einem bestimmten Gerät zugeordnet. Dies ist der häufigste Fall, die meisten Adressen sind Unicast-Adressen.
• Broadcast-Adressen: alle Computer im selben Netzwerk ansprechen. Es gibt bestimmte Fälle, in denen dies nützlich ist, z.B. um automatisch eine neue Adresse zu erhalten. Der Absender sendet die Daten einmal, und die für das Routing der Daten verwendeten Geräte erstellen bei Bedarf Kopien.
• Multicast-Adressen: Dieser Fall ähnelt dem obigen Broadcast-Fall: Einige Geräte sind daran interessiert, bestimmte Daten zu empfangen, und das Netzwerk kopiert die Daten nach Bedarf. Der große Unterschied zum obigen Broadcast-Fall besteht darin, dass alle an das Broadcast-Netzwerk angeschlossenen Geräte die per Broadcast gesendeten Daten sehen. Bei Multicast müssen die Geräte abonniert werden, um einen bestimmten Inhalt zu sehen. Die Geräte im selben Netzwerk, die nicht abonniert sind, sehen den Inhalt nicht.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine neue IP-Adresse zu erhalten und nicht mehr wegen Vandalismus blockiert zu werden. Eine davon ist das Bootstrap-Protokoll (gewöhnlich mit BOOTP abgekürzt). Das Gerät, das eine neue Adresse benötigt, weiß nicht, in welchem Netzwerk es sich befindet, daher verwendet es eine IP-Adresse mit allen Nullen (0.0.0.0.0), die es als Broadcast an das aktuelle Netzwerk auf einem speziellen Port sendet. Darüber hinaus sendet es die MAC-Adresse der Netzwerkkarte plus eine 4-Byte-Zufallszahl. Der BOOTP-Server sendet eine Antwort, ebenfalls als Broadcast, adressiert an einen anderen Port. Die Antwort enthält die MAC-Adresse des Clients, die Zufallszahl und die IP-Adresse des Clients. Wenn der Client die Daten empfängt, wird er die angegebene Adresse einstellen. Wenn der BOOTP-Server auf diese Weise konfiguriert ist, sendet er auch die IP-Adresse und den Hostnamen des BOOTP-Servers, den Namen und den Pfad zu einer Datei, die geladen werden soll, um den Client zu booten (mittels TFTP) oder den Namen eines Verzeichnisses, das der Client mittels NFS mounten soll.

DHCP erweitert BOOTP und ermöglicht es, mehr Informationen zu senden, z.B. die Adresse eines Zeitservers oder Informationen, die für das Routing nützlich sind.

Automatisch erhaltene IP-Adressen können dynamisch oder statisch sein. Statische Adressierung bedeutet, dass die gleiche Maschine immer die gleiche IP-Adresse erhält. Bei dynamischen Adressen erhält ein Gerät die nächste Adresse, die nicht verwendet wird. Dynamische Adressen, die verwendet werden, müssen von Zeit zu Zeit überprüft werden. Wenn sie nicht erneuert werden, können sie für andere Geräte verwendet werden.

Bei IPv4 besteht jede Adresse aus vier 8-stelligen Binärzahlen, den so genannten Oktetts. Eine IPv4-Adresse besteht insgesamt aus 32 Bit. Die größte Zahl, die man mit 8 regulären Ziffern machen kann, ist 99.999.999, aber die größte Zahl, die man mit 8 Binärziffern machen kann, ist 255 (11111111 in binärer Form), so dass jedes Oktett eine beliebige Zahl von 0 bis 255 sein kann.

Eine IPv4-Adresse könnte in etwa so aussehen:

198.51.100.137

Jedes Oktett wird in seine Dezimalform umgewandelt und durch einen Punkt getrennt.

Außerdem gibt es spezielle Bedeutungen, die mit zwei verschiedenen Endziffern verbunden sind. Im Allgemeinen steht eine letzte Zahl von 0 für das Netzwerk (Basisadresse genannt) und eine letzte Zahl von 255 für alle Hosts in diesem Netzwerk (Broadcast-Adresse genannt). Computer, die sich im selben lokalen Netzwerk befinden, teilen sich 3 der 4 Zahlen. Ein Computer kann sich in mehr als einem Netzwerk befinden. Er kann auch mehrere Namen haben.

Öffentliche/private Adressen

Das Problem mit IPv4 ist, dass es nur 4,3 Milliarden Adressen zulässt, und wir haben sie fast alle verwendet. Um dies zu verzögern, wurde Network Address Translation (NAT) geschaffen. Bei Network Address Translation teilt sich ein Netzwerk eine öffentliche IP-Adresse und gibt jedem Computer im Netzwerk eine private IP-Adresse. Jeder, der im selben Haus wohnt, benutzt dieselbe Adresse, aber die Post kann für mehrere verschiedene Personen, die im Haus wohnen, bestimmt sein.

Spezielle IP-Adressen

Es gibt einige IP-Adressen, die für spezielle Zwecke reserviert sind. Zum Beispiel wird die Adresse 127.0.0.1 die Loopback-Adresse genannt und "schleifen" alle Pakete, die an diese Adresse gesendet werden, zurück zu dem Computer, der sie gesendet hat, wie beim Senden von E-Mails an Sie selbst. Obwohl dies nicht sinnvoll erscheint, wird es zum Testen von Servern verwendet.

Es kann als die es die Klasse von Netzwerk definieren

Er kann als derjenige definiert werden, der den Host im Netzwerk identifiziert.

Es handelt sich um eine ständige Internetadresse. Sie kann darin nicht geändert werden, wir müssen sie manuell konfigurieren. Sie wird in kleineren Netzwerken verwendet, alle Server verwenden statische IP's. Es ist ein einfacher Weg für die Kommunikation.

(Dynamisch bedeutet ständige Veränderung)

Es handelt sich um eine temporäre Internetadresse. Sie wird von einem DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) aus einem bestimmten Bereich von IP-Adressen zugewiesen.

IPv4-Subnetzbildung

Um ein Netzwerk schneller arbeiten zu lassen, wird es in Teilnetze aufgeteilt. Zu diesem Zweck enthält eine IP-Adresse eine Netzwerk-ID, eine Subnetz-ID und eine Host-ID. Eine spezielle Binärzahl namens Subnetzmaske wird verwendet, um die Größe des Netzwerks, des Subnetzes und der Host-IDs zu bestimmen.

Das ursprüngliche IPv4 unterstützte nur 254 Netzwerke, so dass 1981 die Spezifikation der Internet-Adressierung zu einer klassenübergreifenden Netzwerkarchitektur geändert wurde. Ein klassenbasiertes Netzwerkdesign erlaubte eine größere Anzahl von individuellen Netzwerken. Die ersten drei Bits einer IP-Adresse bestimmten ihre Klasse. Drei Klassen (A, B und C) wurden für die normale Computerkommunikation (Unicast) definiert. Die Größe der Netzwerk-ID basierte auf der Klasse der IP-Adresse. Jede Klasse verwendete mehr Oktette für die Netzwerk-ID, wodurch die Host-ID kleiner wurde und die Anzahl der möglichen Hosts reduziert wurde.

Klassische Netzwerke wurden seit 1993 durch klassenloses Inter-Domain-Routing (CIDR) ersetzt. CIDR bietet auch eine Netzwerkadresse und eine Host-Adresse. CIDR hat keine Klassen, was bedeutet, dass die Größe von Netzwerk- und Hostadressen nicht in Oktetts angegeben werden muss.

Eine IPv4-Adresse in CIDR-Notation sieht folgendermaßen aus

192.168.0.14/24

Der Schrägstrich und die Zahl stehen für die Anzahl der Bits, die die Netzwerk-ID verwendet, in diesem Fall 24 oder 3 Oktette.

Da IPv4 nur aus 32 Bit besteht, wird die Anzahl der verfügbaren Adressen ausgehen. Um dies zu verhindern, hat eine Organisation namens Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) die IP Version 6 (IPv6) geschaffen, die IPv4 letztendlich ersetzen wird.

IP Version 6 verwendet 16 Oktette oder insgesamt 128 Bit. Oktette werden in IPv6 hexadezimal geschrieben und durch Doppelpunkte (:) getrennt. Eine IPv6-Adresse könnte wie folgt aussehen:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Eine IPv6-Adresse kann lang sein, was zu Fehlern bei der Eingabe in den Computer oder beim Aufschreiben führen kann. Es gibt zwei Möglichkeiten, eine IPv6-Adresse kürzer zu machen, ohne etwas auszulassen:

• Führende Nullen können weggelassen werden: 2001:0db8:00b8:0008:0000:0000:0000:0001 becomes 2001:db8:b8:8:0:0:0:1
• Eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolgenden "Brocken", die alle null sind, kann zu einfach ::: komprimiert werden. Dies kann nur einmal in derselben Adresse erfolgen: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 könnte als 2001:db8::1 geschrieben werden.

DNS steht für Domain Name System

Er wird auch als Service-Server bezeichnet. Er basiert auf der Client-Server-Netzwerkarchitektur. Er enthält eine Datenbank mit öffentlichen IP-Adressen. DNS ist wie ein Telefonbuch.

Versionen vor IPv4 waren experimentell und nie weit verbreitet. Version 5 wurde ausschließlich für das Internet Stream Protocol verwendet, das ebenfalls nie weit verbreitet war.