TCP/ IP Protokoll - IP Adressen, Netzwerke, Subnetze

Stand vom 06.06.2002
von Rolf Rost

Über das TCP/IP Protokoll und seine IP Adressen läuft die Komunikation zwischen den einzelnen Computern im Internet.
Der erste Teil der TCP/IP Einführung gibt einen Einblick in die IP Adresse, und wie Netzwerke, auf dem TCP/IP Protokoll basierend, aufgebaut sind.

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Schreibweise einer IP Adresse

Im Internet sind Rechner mit dem Protokoll (TCP/IP) miteinander verbunden. Damit in einem solchen Netz jede Maschine identifiziert werden kann, erhält sie eine eindeutige IP-Adresse. Diese Adresse besteht in der derzeitigen IP-Version 4 aus einem 32 Bit ( 4 * 8 Bit) langen Feld und wird im allgemeinen als vier, durch Punkte voneinander getrennte Dezimalzahlen geschrieben (z.B. 195.200.12.33), durch diese Byte Schreibweise ergibt sich eine bessere Lesbarkeit gegenüber der Schreibweise 11000011.11001000.00001100.00100001 um bei diesem Beispiel zu bleiben.

Eine andere Schreibweise dieser IP Adresse ergibt sich wie folgt:

    195*256**3 + 200*256**2 + 12*256**1 + 33 = 3284667425

Eine solche "base 10" Schreibweise wird gerne von Spammern benutzt, um sich zu "verstecken".

Zum Umrechnen der verschiedenen Schreibweisen kann das Script Berechnungen mit IP vorteilhaft verwendet werden.

Struktur von IP Adressen und Netzklassen

Es gibt 5 Klassen von Netzen: A, B, C, D und E. Betrachten wir nun die 3 wichtigsten Klassen, die folgenden Tabellen zeigen recht anschaulich deren Spezifikation:

Class A
IP Adresse 195 200 132 38
Netzmaske 255 0 0 0
Struktur Netzanteil Hostanteil Hostanteil Hostanteil

Class B
IP Adresse 192 168 192 38
Netzmaske 255 255 0 0
Struktur Netzanteil Netzanteil Hostanteil Hostanteil

Class C
IP Adresse 192 168 192 38
Netzmaske 255 255 255 0
Struktur Netzanteil Netzanteil Netzanteil Hostanteil

Netzanteil und Hostanteil beschreiben einerseits also die Netzklasse und werden andererseits anhand der Netzmaske festgelegt. Dabei identifiziert der Netzanteil einer IP Adresse das Netz, der Hostanteil der Adresse hingegen dient zur Identifizierung des Rechners innerhalb dieses Netzes. Diese Struktur macht TCP/IP zu einem routingfähigen Protokoll.

In jedem Netzwerk sind zwei Adressen reserviert: Ist der Hostanteil gleich Null handelt es sich um die Adresse des Netzwerks. Sind alle Bits des Hostanteils auf Eins gesetzt ist es die Broadcast-Adresse des Netzwerks. Die logische AND-Verknüpfung einer IP-Adresse mit der Netzmaske ergibt die Netzwerkadresse. 


Byte Schreibweise
IP-Adresse          10.1.1.1
Netmask             255.255.255.0

Bit Schreibweise
IP Adresse          00001010.00000001.00000001.00000001
Netmask             11111111.11111111.11111111.00000000

AND Verknüpfung     00001010.00000001.00000001.00000000
=> Netz                10.       1.       1.       0

Die Reservierung von Netzadresse und Broadcastadresse hat nichts mit den nach RFC 1918 reservierten Adressbereichen zu tun:

Reservierte IP Adressen nach RFC 1918
von bis
10.0.0.0 10.255.255.255
172.16.0.0 172.31.255.255
192.168.0.0 192.168.255.255

Diese Adressen sind für private Netze reserviert und werden generell nicht geroutet oder offiziell vergeben. Eine besondere reservierte Adresse ist auch die IP 127.0.0.1 - diese IP ist auf jedem System stets der localhost.

Geteilte Netze und Bildung von Subnetzen

Netzwerke können bitweise maskiert werden, das heißt, dass nicht alle Bits eines Abschnittes der Netzmaske auf den gleichen Wert gesetzt sind. Damit ist es möglich Subnetze zu definieren. In einer Netzmaske 255.255.255.128 beispielsweise stehen nur die letzten sieben Bits zur Adressierung des Hosts zur Verfügung, dadurch wird ein Class-C-Netz in zwei Subnetze mit jeweils 126 Hosts geteilt. Mit der Bildung von Subnetzen kann die Verwaltung vereinfacht werden.

Beispiel für ein geteiltes Netz:

Class-C-Netz 192.168.100.0
Netzmaske 255.255.255.128
  1. Hälfte 2. Hälfte
Netzadresse 192.168.100.0 192.168.100.128
Broadcastadresse 192.168.100.127 192.168.100.255
IP Range 192.168.100.1(126) 192.168.100.129(254)

Die Teilung von Netzen muss immer "symmetrisch" erfolgen, das heißt, ein Class-C-Netz beispielsweise kann in zwei Subnetze geteilt werden, ein solches Netz wiederum in zwei Subnetze usw.

Broadcasting und Adress Resolution Protocol

Wie weiter oben schon erläutert, ist die zweite reservierte Adresse in einem Netzwerk die Broadcastadresse. Eine an die Broadcastadresse gerichtete Nachricht (Broadcast) wird automatisch an jeden Host im entsprechenden Netzwerk weitergegeben. Durch dieses ARP-Signal (Adress Resolution Protocol) wird erreicht dass der Zielhost seine zur IP-Adresse gehörige Hardware-Adresse (MAC = Media Access Control) bekanntgibt, somit können Datenpakete auf der Bitübertragungsschicht (Physical Layer) zwischen den Maschinen ausgetauscht werden. Die Abbildung einer IP-Adresse auf die MAC-Adresse ist ebenfalls im ARP beschrieben.

Eine MAC-Adresse hat eine Länge von 6 Byte: Drei Byte für den Hersteller und drei Byte für eine fortlaufende Nummer. Jede MAC-Adresse ist weltweit eindeutig. In der Regel ist diese in der Hardware der Netzwerkkarte enthalten ("eingebrannt"), es gibt jedoch auch die Möglichkeit MAC-Adressen zu vergeben, sogenannte gemanagte MAC-Adressen zu verwenden. (rr)

Vielen dank an Herrn Rolf Rost von I-NetLab, der uns den Artikel zur Verfügung gestellt hat. Bei Fragen können Sie sich an ihn wenden. Auf seiner Webseite finden Sie ein Kontakt-Formular.