IP-Adresse

IP-Adressen erlauben eine logische Adressierung von Computern in IP-Netzwerken (z. B. dem Internet). Ein Host besitzt dabei mindestens eine eindeutige IP-Adresse pro Netzwerkschnittstelle. IP-Adressen der IP Version 4 erscheinen normalerweise als Folgen von vier Zahlen, die durch einen Punkt getrennt werden, z. B. 192.168.0.34 oder 127.0.0.1.



IP-Adressen werden in jedes IP-Paket in die Quell- und Zieladressfelder eingetragen (Headerformat siehe IPv4). Jedes IP-Paket enthält damit sowohl die Adresse des Senders als auch die des Empfängers.





Aufbau:

Die seit der Einführung der Version 4 des Internet Protocols überwiegend verwendeten IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bits, also 4 Bytes. In der dotted decimal notation werden sie als 4 durch Punkte voneinander getrennte Dezimalzahlen geschrieben.



Beispiele von IP-Adressen:

__liste__

|--154.27.69.114

|--64.247.7.123

|--2.178.49.1

__liste_ende__



Jede Zahl kann dabei einen Wert aus dem Bereich von 0 bis 255 annehmen. Die Adresse 130.94.122.195 entspricht der vorzeichenlosen 32-Bit-Zahl 130*2563 + 94*2562 + 122*256 + 195 = 2.187.229.891. Manchmal trifft man auch auf die hexadezimale Darstellung 825E7AC3. Ein Rechner sieht die Binärdarstellung 10000010 01011110 01111010 01100011. Es sind höchstens 232, also etwa 4,3 Milliarden Adressen möglich.



Netzwerk- und Geräteteil:

Jede 32-Bit IP-Adresse wird in einen Netzwerk- und einen Geräteteil (Hostteil) getrennt. Im einfachsten Fall geben die ersten 16 Bits den Netzwerkteil wieder und die letzten 16 Bits den Geräteteil. Die Adresse wird dann 130.94.122.195/16 geschrieben.



Der Netzwerkteil, im obenstehenden Beispiel 130.94.0.0, muss dann für alle Geräte im Netzwerk gleich sein. Der Geräteteil wird für jedes Gerät und jede Schnittstelle (Netzwerkkarte) individuell vergeben. Im 16/16 Bit-Fall sind dann noch 216=65.536 Geräte möglich. Die Nummer 0 wird nicht vergeben, sie bezeichnet das Netzwerk selbst. Als Konvention wird die höchste Geräteadresse für Nachrichten an alle Geräte (Broadcasts) verwendet, die maximale Gerätezahl reduziert sich also um zwei auf 65.534. Die erste Adresse ist 130.94.0.1, die letzte 130.94.255.254 und die Broadcast-Adresse 130.94.255.255.



Statt der 16/16-Bit Aufteilung ist auch jede andere Aufteilung möglich. Verbreitet ist die Verwendung von 24-Bit Netzwerkteil und 8 Bit Hostteil, z. B. 192.168.42.3/24. Hier ist der Netzwerkteil 192.168.42.0, die Geräteadresse ist 3. Jedes Gerät (bzw. Schnittstelle) verwendet eine Adresse der Form 192.168.42.x, wobei Geräteadressen von 1 bis 254 möglich sind. Die Adresse 192.168.42.255 wird für Broadcasts verwendet.



Netzmasken:

Statt der Darstellung 192.168.42.3/24 verwendete man früher die Kombination der IP-Adresse und Netzmaske. Dies ist auch bei der Konfiguration von Schnittstellen noch üblich. Die Netzmaske ist dabei die 32-Bit-Darstellung, bei der alle Bits des Netzwerkteils auf 1 und alle Bits des Geräteteils auf 0 gesetzt sind. Bei .../16 ist die Netzmaske daher 11111111 11111111 00000000 00000000, also 255.255.0.0.



IP-Adressen, Netzwerkteil und Routing:

Will ein Gerät ein IP-Paket versenden, werden die Netzwerkteile der Quell-IP-Adresse und Ziel-IP-Adresse verglichen. Stimmen sie überein, wird das Paket direkt an den Empfänger gesendet. Im Falle von Ethernet-Netzwerken dient das ARP-Protokoll zum Auffinden der Hardwareadresse.



Stimmen die Netzwerkteile dagegen nicht überein, so wird über eine Routingtabelle die IP-Adresse für das nächste Gerät gesucht und das Paket auf dem lokalen Netzwerk dann an dieses Gerät gesendet. Es hat über mehrere Schnittstellen Zugriff auf andere Netzwerke und routet das Paket ins nächste Netzwerk (Router). Dazu konsultiert der Router seinerseits seine eigene Routingtabelle und sendet das Paket gegebenenfalls an den nächsten Router oder an das Ziel. Bis zum Endgerät kann das Paket viele Netzwerke und Router durchlaufen. Das Durchlaufen eines Routers wird auch Hop (Sprung) genannt.



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



Spezielle IP-Adressen:

Das Netz 127.0.0.1/8 bezeichnet immer den lokalen Computer (loopback address/localhost). Es dient dazu, dass Client und Server-Prozesse am selben Computer miteinander kommunizieren können.

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.



Der Adressbereich 224.0.0.0/4 (Adressen 224.0.0.0 bis 239.255.255.255) ist für Multicast-Adressen reserviert.



Damit gibt es drei IP-Adress-Typen:

Unicast - Senden an einen bestimmten Empfänger im Internet (normale Adressierung)

Broadcast - Senden an alle Geräte im selben Netzwerk (Subnetz)

Multicast - Senden an einige Geräte im selben Netzwerk (oder Geräte im MBone-Netzwerk)

RFC 3330 gibt Auskunft über die derzeit definierten speziellen IP-Adressen.



DNS - Übersetzung von Rechnernamen in IP-Adressen

Über das weltweit verfügbare Domain Name System DNS können Namen in IP-Adressen (und umgekehrt) verwandelt werden. Der Name de.wikipedia.org ergibt zum Beispiel 207.142.131.247 (Stand: 24. August 2004).



IPv6 - neue Version mit größerem Adressraum

Die aktuelle IP Version (IPv4) stellt über 4 Milliarden eindeutige Adressen bereit. Da einige Bereiche des gesamten IP Adressraums für besondere Anwendungen reserviert sind (z. B. private Netze), stehen weniger Adressen zur Verfügung, als theoretisch möglich sind. Weiterhin ist ein großer Bereich aller IP-Adressen für Nordamerika reserviert.



In Zukunft werden immer mehr Geräte (z. B. Telefone, Organizer, Haushaltsgeräte) vernetzt, so dass der Bedarf an eindeutigen IP-Adressen ständig zunimmt. Für eine Erweiterung des möglichen Adressraumes wurde IPv6 entwickelt. Es verwendet 128-Bit Adressen, so dass auch in weiterer Zukunft keine Adressraumprobleme bei der Verwendung von IPv6 auftreten können (mit 128-Bit Adressen lässt sich theoretisch jedes Atom der Erde adressieren).