IP-Adressen
Die IP-Adresse gibt an, wer sich ins Internet einloggt. Normalerweise ist so der Computer des jeweiligen Users im Netz genau identifizierbar. Wie IP-Adressen zugeteilt werden und welche Klassen es gibt, erfahren Sie hier.
Was ist eine IP-Adresse ?
Im Internet, kommunizieren Rechner miteinander über das IP-Protokoll (Internet Protocol) mittels digitaler Adressen, der sogenannten IP-Adressen. Diese bestehen aus vier ganzen Zahlen (4 Bytes zwischen 0 und 255) und werden geschrieben in der Form xxx.xxx.xxx.xxx. Zum Beispiel 194.153.205.26 ist eine IP-Adresse in ihrer technischen Form.
Diese Adressen werden in der Kommunikation zwischen Netzrechnern eingesetzt. So hat jeder Netzrechner eine eindeutige, ihm gehörende IP-Adresse im Netz.
Die ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, vor 1998 IANA, Internet Assigned Numbers Agency) hat die Aufgabe, diese öffentlichen IP-Adressen - also IP-Adressen von Rechnern mit einer direkten Verbindung zum öffentlichen Internet - zu erteilen,
Entschlüsselung der IP-Adresse
Eine IP-Adresse ist eine Adresse mit 32 Bits, geschrieben in der Form von vier ganzen Zahlen getrennt durch Punkte. Die IP-Adresse besteht an sich aus zwei Teilen:
Die Zahlen auf der linken Seite beschreiben das Netz und heißen Netz-ID (netID).
Die Zahlen auf der rechten Seite bezeichnen die Netzrechner und heißen Host-ID (hostID).
Ein Beispiel zur Veranschaulichung:
Nennen wir das Netz auf der linken Seite 194.28.12.0. Es besteht aus den folgenden Rechnern:
194.28.12.1 bis 194.28.12.4
Nennen wir das Netz auf der rechten Seite 178.12.0.0. Es besteht aus den folgenden Rechnern:
178.12.77.1 bis 178.12.77.6
Im obigen Fall heißen die Netze 194.28.12 und 178.12.77. Die zugehörigen Stationen werden mit jeweils aufsteigenden Nummern bezeichnet.
Stellen wir uns ein Netz 58.0.0.0 vor. Seine Rechner könnten folgende IP-Adressen haben: von 58.0.0.1 bis 58.255.255.254. Es geht also darum, die Nummern so zu vergeben, dass eine hierarchische Ordnung zwischen Stationen und Servern ensteht.
Je kleiner die Anzahl der für einen Rechner reservierten Bits ist, desto mehr Stationen können dazu gehören.
In der Tat kann ein Netz 102.0.0.0 mit Stationen aufgebaut werden, die von 102.0.0.1 bis 102.255.255.254 reichen (256*256*256-2=16777214 Einzelstationen), wogegen ein Netz 194.26 nur die Stationen aufnehmen mit IP-Adressen zwischen 194.2.6.0.1 und 194.26.255.254 (256*256-2=65534 Möglichkeiten) aufnehmen kann. Dies bezeichnet man mit IP-Adressklasse.
Besondere IP-Adressen
Wenn man von dem Teil der Host-ID absieht, anders gesagt wenn die für Netzstationen reservierten Bits auf 0 gesetzt werden (zum Beispiel 194.28.12.0), bleibt die sogenannte Netzadresse übrig. Diese Adresse darf keiner Station im Netz zugeordnet werden.
Wird der Teil der Net-ID gelöscht, das heißt werden die netzreservierten Bits durch Nullen ersetzt, erhält man die Maschinenadresse. Diese Adresse bezeichnet die von der Host-ID angezeigte Station im laufenden Netz.
Wenn die Bits der Host-ID auf 1 stehen, erhält man eine Adresse, die Broadcast-Adresse (broadcast) genannt wird. Das ist eine Adresse, mit deren Hilfe Nachrichten an alle Stationen im Netz über die Net-ID gesendet werden.
Im anderen Fall, wenn alle Bits der Net-ID auf 1 stehen, heißt die dadurch erhaltene Adresse Multicast-Adresse (multicast) oder eingeschränkte Broadcast-Adresse.
Eine Adresse wie 127.0.0.1 schelißlich wird Schleifenadresse (loopback) genannt, weil sie lediglich die lokale Station (localhost) bezeichnet.
Die Netzklassen
Die IP-Adressen sind in Klassen eingeteilt, abhängigkeit von der netzbezeichnenden Anzahl der Bytes.
Klasse A
Bei einer IP-Adresse der Klasse A bezeichnet das erste Byte das Netz.
Das höchstwertige Bit (das erste Bit auf der linken Seite) ist 0, das heißt es sind 27 (00000000 bis 01111111) an Netzmöglichkeiten vorhanden. Jedoch existiert das Netz 0 (die Bits 00000000) nicht und die Zahl 127 ist für die eigene Station reserviert.
Die verfügbaren Netze der Klasse A sind demnach die Netze von 1.0.0.0 bis 126.0.0.0 (an den Nullen der letzten Bytes erkennt man, dass es sich um Netze hadnelt, nicht um Stationen).
Die drei rechten Bytes bezeichnen die Stationen im Netz. Das Netz kann also 224 -2 = 16.777.214 Stationen haben.
In Binär-Darstellung sieht eine IP-Adresse der Klasse A so aus:
| 0 | xxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
| Netz | Stationen | |||
Klasse B
Bei einer Adresse der Klasse B stehen die zwei ersten Bytes für das Netz.
Die ersten zwei Bits sind 1 und 0, das ergibt dann 214 (10 000000 00000000 bis 10 111111 11111111) Netzmöglichkeiten oder 16.384 mögliche Stationen. Die verfügbaren Netze der Klasse B gehen also von 128.0.0.0 bis 191.255.0.0
Die zwei rechten Bytes stehen für die Netzstationen. Die Netzegröße ist dann gleich:
216-21 = 65.534 Stationen.
Eine IP-Adresse der Klasse B sieht in binär so aus:
| 10 | xxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
| Netz | Stationen | |||
Klasse C
Bei einer Adresse der Klasse C stehen die drei erste Bytes für das Netz. Die drei ersten Bits sind 110. Das ergibt 221 Netzmöglichkeiten, also 2.097.152. Die verfügbaren Netze in der Klasse C sind also Netze, die von 192.0.0.0 bis 223.255.255.0 gehen.
Das rechte Byte steht für das lokale Netz. So kann das Netz aus 28-21 = 254 Rechnern bestehen.
Eine IP-Adresse der Klasse C sieht in binär so aus:
| 10 | xxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx | xxxxxxxx |
| Netz | Stationen | |||
IP-Adressenzuweisung
Die Aufteilung der IP-Adressen in die drei Klassen A, B, und C führt zu einer vereinfachten Rechnersuche innerhalb des Netzes. Tatsächlich wird mit diesem Verfahren zunächst der Zielrechner gesucht, dann ein Rechner in diesem Netz. Die IP-Adresszuweisung erfolgt nach der Netzgröße.
| Klasse | Anzahl der möglichen Rechner | Höchste Anzahl der Stationen im Netz |
|---|---|---|
| A | 126 | 16.777.214 |
| B | 16.384 | 65.534 |
| C | 2.097.152 | 254 |
Die Adressen der Klasse A sind reserviert für sehr große Netze, wogegen die Adressen der Klasse C den kleinen Betriebsnetzen zugewiesen werden.
Reservierte IP-Adressen
Oft besitzt eine Firma oder ein Unternehmen eine einzige Stationsverbindung zum Internet. Sie wird dann dem Netz dazu verhelfen, den anderen Stationen einen Internet-Zugang zu verschaffen. Hier spricht man dann von Proxy oder Gateway.
Dabei braucht nur der Rechner mit der Internetverbindung eine von der ICANN gebilligte IP-Adresse. Die anderen Stationen im Binnennetz brauchen trotzdem eine eigene IP-Adresse für interne Kommunikationszwecke.
So hält die ICANN für jede Klasse eine Handvoll Adressen bereit. Sie dienen dazu, den Stationen der mit dem Internet verbundenen lokalen Netzwerke eine IP-Adresse zuzuweisen, ohne dass Konflikte entstehen. Diese sind die folgenden Adressen:
Privatadressen der Klasse A: 10.0.0.1 bis 10.255.255.254. Sie erlauben das Entstehen von sehr umfangreichen Netzen mit Tausenden von Rechner.
Privatadressen der Klasse B: 172.16.0.1 bis 172.31.255.254. Sie stehen zur Verfüngung bei einem Netzaufbau mittlerer Größe.
Privatadressen der Klasse C: 192.168.0.1 bis 192.168.0.254. Sie dienen dem Erstellen kleiner Privatnetze.
Netzmasken oder Subnetzmasken
Was sind Netzmasken oder Subnetzmasken?
Eine Maske mit Einsen wird an den Stellen eingesetzt, die man behalten will, und mit Nullen, wenn man sie löschen will. Wenn die Maske steht, wird ein logisches UND erzeugt zwischen dieser Maske und dem zu bearbeitenden Wert. So erhält man einen neuen, von der Maske bereinigten Wert.
Eine Netzmaske oder Subnetzmaske (netmask) wird geschrieben als Folge von vier Bytes, getrennt durch Punkte (wie eine IP-Adresse). Sie enthält (in ihre Binärform) Nullen in den zu löschenden Bits und Einsen in den Bits, die man behalten will.
Der Vorteil von Subnetzmasken
Der Hauptvorteil einer Subnetzmaske ist die Identifizierung der mit einem Netz assoziierten IP-Adresse.
Das Netz wird definiert durch eine Anzahl von Bytes in der IP-Adresse (ein Byte für die Klasse-A-Adressen, zwei Bytes für die Adressen der Klasse B und drei Bytes für Klasse C). Jedoch wird ein Netz bezeichnet durch die Anzahl seiner Bytes, gefolgt von einer Nullen-Füllung. Das Netz zur Adresse 34.56.123.12 ist beispielsweise 34.0.0.0, da es eine IP-Adresse der Klasse A ist.
Um also die Netzadresse zu erfahren für die IP-Adresse 34.56.123.12, braucht man lediglich eine Maske mit dem erste Byte auf 1 (Dezimalzahl 255), dann Nullen für den Rest. Die Maske, die ensteht ist: 11111111.00000000.00000000.00000000. Die Maske für die IP-Adresse 34.208.123.12 ist also 255.0.0.0. Der Binärwert für 34.208.123.12 ist: 00100010.11010000.01111011.00001100.
Ein logisches UND zwischen IP-Adresse und Maske ergibt also Folgendes:
00100010.11010000.01111011.00001100
UND
11111111.00000000.00000000.00000000
=
00100010.00000000.00000000.00000000
Oder 34.0.0.0. Es ist tatsächlich die assoziierte Adresse 34.208.123.12.
Als Verallgemeinerung kann man sagen: Es ist möglich, für jede Adressklasse eine Maske zu erzeugen
Bei einer Adresse der Klasse A darf für die Maske nur das erste Byte aufgehoben werden. Die Maske sieht wie folgt aus: 11111111.00000000.00000000.00000000, das heißt 255.0.0.0 in Dezimalschreibweise.
Bei einer Adresse der Klasse B werden für die Maske die zwei ersten Bytes behalten, das ergibt 11111111.11111111.00000000.00000000, entsprechend zu 255.255.0.0 in Dezimalschreibweise.
Bei einer Adresse der Klasse C wird die Maske zu 11111111.11111111.11111111.00000000, das heißt 255.255.255.0 in Dezimalschreibweise.
Erzeugung von Subnetzen
Anhand des Beispiels mit Netz 34.0.0.0 gehen wir davon aus, dass die ersten zwei Bits im zweiten Byte für das Netz stehen. Die einzusetzende Maske wird dann:
11111111.11000000.00000000.00000000
das heißt 255.192.0.0.
Wird diese Maske auf die Adresse 34.208.123.12 angewendet, so erhält man:
34.192.0.0
In Wirklichkeit enstehen vier Fälle beim Ergebnis der Maskierung einer IP-Adresse für einen Rechner im Netz 34.0.0.0.
Entweder sind die ersten Bits vom zweiten Byte 0, in dem Falle ist das Ergebnis 34.0.0.0,
oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 1, dann ist das Ergebnis 34.64.0.0,
oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 10, das Ergebnis ist dann 34.128.0.0,
oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 11, das Ergebnis ist dann 34.192.0.0.
Die Maskierung trennt also das Netz der Klasse A in vier Subnetze, die dann 16.777.214 Stationen verwalten können, daher der Name Subnetzmaske, bzw. 222 Rechner, das heißt 4.194.304 Rechner.
Übrigens ist es interessant anzumerken, dass in beiden Fällen die Gesamtzahl der Stationen unverändert bleibt, das heißt 16.777.214 Stationen (4 x 4.194.304 - 2 = 16.777.214).
Die Anzahl der Subnetze hängt also von den zusätzlich zum Netz addierten Bits (hier zwei) ab. Die Anzahl der Netze ist also:
| Zahl der Bits | Anzahl der Subnetze |
|---|---|
| 1 | 2 |
| 2 | 4 |
| 3 | 8 |
| 4 | 16 |
| 5 | 32 |
| 6 | 64 |
| 7 | 128 |
| 8 (unmöglich für die Klasse C) | 256 |
Foto: © Olivier Le Moal - Shutterstock.com
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