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.
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.
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.