IPv4: Adressen

Die IPv4-Adresse besteht aus 32 Bits. Also können theoretisch nahezu 4,3 Milliarden Systeme adressiert werden. Die Praxis ist aber etwas komplizierter :-)

Damit man die IP-Adresse nicht binär oder als große Dezimalzahl umständlich schreiben muß, wurde ein einfaches System entwickelt. Die 32 Bit werden in 4 Blöcke je 8-Bit aufgeteilt und mit Punkt getrennt dezimal dargegstellt. Ein Block (= 1 Byte) schreibt sich als Zahl zwischen 0 und 255, also <0-255>. Die gesamte Adresse:

Der Adressraum ist 0.0.0.0 - 255.255.255.255.

Netze

Einen zusammenhängenden Bereich von Adressen nennt man Netz. Die unterste bzw. kleinste Adresse in einem Netz ist die Netzadresse; die oberste bzw. größte Adresse die Broadcast-Adresse. Die dazwischen liegenden Adressen werden für Systeme (Hosts) verwendet.

Ursprünglich wurde der Adreßraum in 3 Bereiche für unterschiedlich große Netze und 2 Spezialbereiche aufgeteilt:

Der feste Teil ist die Netzadresse und der variable Teil ist die Systemadresse in dem Netz, d.h. innhalb des Netzes kann der variable Teil nach Belieben an Systeme vergeben werden. Netze nach der obigen Aufteilung werden als "classful" bezeichnet.

Netzmaske

Um die Größe eines Netzes anzugeben, wird die sogenannte Netzmaske verwendet. Die Netzmaske ist wiederum eine 32-Bit-Zahl. Je Bit bedeutet eine 1, daß das korrespondierende Bit in der Adresse fest ist. Eine 0 sagt, daß das korrespondierende Bit in der Adresse variable ist. Binär gesehen hat die Netzmaske je nach Netzgröße auf der linken Seite entsperchend viele 1-en und auf der rechten 0-en. Die Schreibweise ist die gleiche wie bei der IP-Adresse. Für die obigen Netze ist die Netzmaske:

Zum besseren Verstehen ein Beispiel: Class-C-Netze haben eine feste Netzadresse von 24 Bit. Somit bleiben 8 Bit für Systeme frei wählbar. Die Netzmaske muß die ersten 24 Bit als fest und die verbleibenden 8 Bit als variable markieren: 255.255.255.0.

Sinn der Geschichte ist das (für CPUs) einfache Vergleichen von IP-Adressen; ob eine Adresse zum lokalen Netz gehört oder nicht. Wenn eine Zieladresse lokal ist, kann das IP-Paket lokal zugestellt werden, ansonsten wird das Paket an ein Gateway weiter gereicht. Das System bildet aus seiner IP-Adresse und Netzmaske mittels UND-Funktion die Netzadresse. Zum Überprüfen einer IP-Adresse wird diese wieder mit der Netzmaske per UND zu einer Netzadresse verknüpft. Die beiden Netzadressen vergleicht das System per ExOR. Ist das Ergebnis 0, sind die Netze gleich, d.h. die IP-Adresse liegt im lokalen Netz.

Statt der langen Schreibweise der Netzmaske kann man auch die Anzahl der festen Bits (der 1-en) nehmen:

Beispiel: Hat ein PC die Adresse 1.2.3.4 und die Netzmaske 255.0.0.0, kann man kurz 1.2.3.4/8 schreiben.

Jetzt erst einmal tief durchatmen :-)

CIDR

Die Aufteilung des Adreßraums in die Netze Class-A bis Class-C ist recht verschwenderich. Die Class-A-Netze machen allein schon die Hälfte des gesamten Adreßraums aus. Resultat war, daß wenige Organisation viele IP-Adressen hatten, auch wenn sie nicht alle genutzt wurden. Welche Organisation benötigt 16 Millionen IP-Adressen? Selbst ein Class-C-Netz ist für viele Anwendungen zu groß. Auf Dauer würden die verbleibenden freien Adressen nicht mehr für weitere Internetnutzer reichen. Daher wurde diese klassische Aufteilung aufgegeben und das Classless Inter Domain Routing (CIDR) eingeführt.

Bei dem CIDR wird der Adreßraum (Class A bis C) nach Bedarf aufgeteilt, nicht mehr nach vorgegebenen Netzgrößen. Ganz frei ist die Aufteilung allerdings nicht. Die Netzgrößen müsssen Vielfache von 2^x sein. Auch müssen aufeinanderfolgende Netze sinnvolle Blöcke bilden, die mittels Netzmaske eindeutig unterscheidbar sind. So könnte z.B. das Netz 1.0.0.0/24 wie folgt verteilt sein:

Private Adressen

Jede IP-Adresse soll nur einmal vergeben werden. Da aber viele Organisationen interne Netze haben, die nicht Teil des Internets sind, gibt es private IP-Adressen. Die Adressen dürfen völlig frei von jedem im eigenen Netz verteilt und benutzt werden. Die Adressbereiche für private Adressen (RFC-1918) sind:

Wichtig zu wissen ist auch, daß die obigen Adressen nicht im öffentlchen Internet genutzt werden.

Localnet

Ein weiteres Netz mit spezieller Bedeutung ist das Localnet:

Jedes System hat die interne IP-Adresse 127.0.0.1/8, um sich selber ansprechen zu können, selbst wenn keine Netzwerkverbindung vorhanden ist.