August 2013 - Internet Protocol

Diesen Monat habe ich einiges über IP-Adressen gelernt. Es ist ein sehr interessantes Thema, daher schreibe ich in meinem ersten Blogeintrag darüber. Ich werde mich aber vor allem auf IPv4 beschränken, da IPv6 ein wenig kompliziert ist.

Das “Internet Protocol Version 4“ kurz “IPv4“ (vor der Entwicklung von “IPv6“ nur “IP“ genannt) war die erste Version des Internet Protocols, welches weltweit eingesetzt wurde.

IPv4 benutzt 32 Bit Adressen Diese werden in 4 Blöcken dargestellt, in denen jeweils 8 Bits vorhanden sind. In jedem Block ergibt sich ein Wertebereich von 0 – 255. Sind in einem Block alle 8 Bit auf 1 gesetzt, so ergibt das den Wert 255.

Beispiel:

Dezimal:             192.                168.                226.                  156

Binär:             11000000      10101000      11100010       10011100

            Die Zahlen im binären Bereich sind die sogenannten Bits

Binäre Schreibweise

Meistens werden IP-Adressen dezimal dargestellt. Hier zeige ich jetzt nun auf, wie man eine IP-Adresse binär darstellt.

Ob nun eine 1 oder 0, steht wird mit der Zahl 2^{und dem jeweiligen Exponenten} berechnet. Das erste Bit ist 2⁰(von rechts). Hier ein Beispiel für die ersten 8 Bits:

… 2¹           2⁰   .       2⁷           2⁶           2⁵          2⁴           2³           2²           2¹          2⁰

      =

…2             1     .      128        64          32          16            8            4             2            1      

Ist die IP Adresse nun 192.168.226.156 werden die Bits dementsprechend so gesetzt:     11000000.10101000.11100010.10011100  
       

Das bedeutet für die letzte Zeile: 2⁷ + 2⁴ + 2³ + 2² = 128 + 16 + 8 + 4 = 156

Dort, wo in der  binären Zeile eine “1“ steht, wird die 2^{und der jeweilige Exponent} genommen, dort wo “0“ steht nicht.           

Netzwerkteil und Host-Teil

Die IP wird in zwei Teile unterteilt, in einen Netzwerkteil und in einen Host-Teil. Wenn der Netzwerkteil von den Adressen der Rechner gleich ist, sind diese im gleichen Netz, folglich können die Rechner dann direkt miteinander kommunizieren. Im gleichen Netzwerk kann keine IP-Adresse doppelt vergeben werden.

Die Subnetzmaske bestimmt, wie genau der Netzwerkteil und der Host-Teil aufgeteilt sind.

Beispiel:                                Netzanteil                               Hostanteil 

                                               Netzanteil                           Hostanteil

Dezimal:             255.                255.                255.                  0

Binär:             11111111      11111111      11111111      00000000

Daraus folgt, dass das in der CIDR Notation so geschrieben wird:

192.168.226.156/24

Die 24 bedeutet, dass die ersten 24 Bits der Subnetzmaske gleich “1“ sind, diese legen fest, wie viele Stellen zum Netzanteil gehören.

Maximal können 2^{Anzahl der Bits der Hostadresse} – 2 = 2⁸ – 2 = 254 Hostadressen vergeben werden, Zwei Hostadressen werden immer für das Netz selber und für den Broadcast reserviert. Diese Adressen werden nicht zufällig bestimmt, sondern sind immer die erste mögliche Adresse für das Netz und die letzte mögliche für den Broadcast.

Beispiel:

Netzname:                                           192.168.226.0

Broadcast:                                           192.168.226.255

Erste Adresse:                                    192.168.226.1

Letze Adresse:                                    192.168.226.254

Netzklassen

Die IP-Adressen wurden bis 1993 in verschiedene Netzklassen unterteilt. Ab 1993 wurden diese Klassen durch das CIDR ersetzt. Da ich aber in der Schule gelernt habe, was es mit diesen Netzklassen auf sich hat, möchte ich trotzdem darüber schreiben.

Mit Hilfe der Netzklassen wurde der gesamte Adressraum in drei Klassen aufgeteilt (später waren es fünf, ich werde aber nur über die ersten drei schreiben), die Klassen A, B und C.

Je nachdem wie die Subnetzmaske aussieht, werden die IP-Adressen den verschiedenen Klassen zugeordnet.

Beispiel:

Subnetzmaske:                                  255.0.0.0

Binär:                                  11111111.00000000.00000000.00000000

Sind in der Subnetzmaske die ersten 8 Bits (von links) auf “1“ gesetzt, so gehört diese Adresse der Klasse A an.

Subnetzmaske:                                  255.255.0.0

Binär:                                  11111111.11111111.00000000.00000000

Sind in der Subnetzmaske die ersten 16 Bits (von links) auf “1“ gesetzt, so gehört diese Adresse der Klasse B an.

Subnetzmaske:                                  255.255.255.0

Binär:                               11111111.11111111.1111111111.00000000

Sind in der Subnetzmaske die ersten 24 Bits (von links) auf “1“ gesetzt, so gehört diese Adresse der Klasse C an.

IPv6

In den nächsten Jahren soll im Internet IPv4 vollständig durch IPv6 ersetzt werden, weil IPv6 viel mehr Adressen vergeben kann als die IPv4.

IPv4 kann ungefähr 4,3 Milliarden Adressen vergeben, von denen nur ungefähr 3,7 Milliarden auch vergeben werden können, um Computer und andere Geräte direkt anzusprechen.

IPv6 benutzt 128 Bit Adressen. Das bedeutet, es sind über 340 Sextillionen Adressen möglich, das würde heissen, für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche wären über 665 Billiarden IP Adressen zu vergeben.

Die IPv6 wird ausserdem hexadezimal dargestellt (IPV4 in dezimal). Wenn sie dezimal dargestellt würde, müsste man 16 Blöcke benutzen und das wäre zu unübersichtlich.

Hexadezimal könnte das also so aussehen:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7344


Zum Verkürzen können Nullen am Beginn eines Blockes  weggelassen werden:



2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7344

Zusätzlich kann auch eine Folge von Blöcken, die nur aus Nullen besteht mit, “::“ verkürzt werden:



2001:db8:85a3::8a2e:370:7344

Das darf man aber nur mit einer Folge von Blöcken, die nur aus Nullen bestehen machen, da es sonst zu Unklarheiten kommt.

Das war mein Blogeintrag zum Monat August.