Exkurs: IP-Adressen

Zur Kommunikation mit dem Internet oder anderen im lokalen Netzwerk installierten Geräten benötigt ein Betriebssystem passende Einstellungen für den Netzwerkadapter, sodass die sogenannten TCP/IP-Verbindungen hergestellt werden können.

TCP/IP ist der Sammelbegriff einer Reihe unterschiedlicher Netzwerk- und Kommunikationsprotokolle. TCP (Transmission Control Protocol) und IP (Internet Protocol) stellen dabei eigentlich zwei eigenständige Netzwerkprotokolle dieses Protokollstapels dar.

OSI- und TCP/IP-Referenzmodell

OSI-Schicht	TCP/IP-Schicht	Beispiel
7. Anwendung	Anwendungen	HTTP, FTP, SMTP, DHCP
6. Darstellung
5. Sitzung
4. Transport	Transport	TCP, UDP
3. Vermittlung	Internet	IP (IPv4, IPv6)
2. Sicherung	Netzzugang	Ethernet
1. Bitübertragung

Bei TCP/IP handelt es sich also um zwei Schichten:

Die obere Schicht, das Transmission Control Protocol, zerlegt eine Nachricht in kleine Pakete und nummeriert sie. Diese werden über das Internet übertragen und von TCP-Schicht auf der Gegenseite empfangen und in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengefügt, sodass die ursprüngliche Nachricht wiederhergestellt ist.

Die untere Schicht, das Internet Protocol, adressiert jedes dieser Pakete, sodass sie das richtige Ziel, d.h. die richtige IP-Adresse erreichen. Jeder Gateway-Rechner innerhalb des Netzwerks prüft diese Adresse, um festzustellen, wohin diese Nachricht weitergeleitet werden muss. Auch wenn manche Pakete derselben Nachricht unterschiedliche Routen durch das Netzwerk nehmen und teilweise verspätet eintreffen, werden sie alle am Ziel durch das TCP-Protokoll wieder zusammengesetzt. Es fordert daher auch verloren gegangene Pakete erneut an.

IP-Adresse

Damit ein Rechner eindeutig erkennbar ist, muss seine IP-Adressen nur einmal vergeben worden sein.

Die heute noch weit verbreitete IPv4-Adresse ist 32 Bit groß. Sie wird in vier dezimalen Zahlengruppen, den Oktetten, eingegeben. Jedes Oktett wird mit einem Dezimalpunkt voneinander getrennt.

Beispiel: 192.168.1.1

192	168	1	1
1100 0000	1010 1000	0000 0001	0000 0001

Da die Anzahl der IPv4-Adressen begrenzt ist, implementieren alle Hersteller zusätzlich zum IPv4-Protokoll auch das IPv6-Protokoll. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem „Dual Stack“. IPv6-Adressen sind mit 128 Bit deutlich größer als IPv4-Adressen und in Kombination mit weiteren IPv6 spezifischen Protokollerweiterungen besser für multimediale Anwendungen wie Internet Video/Audio Streams, Voice over IP oder zur Übertragung von ver-schlüsselten Inhalten geeignet. Zum Zeitpunkt der IPv4-Entwicklung spielte diese Art von Anwendungen noch keine Rolle und ist daher nur unzureichend oder nicht implementiert.
IPv6-Adressen werden in hexadezimaler Schreibweise notiert und mit Doppelpunkten voneinander getrennt.

Beispiel: fe80:0000:3807:1564:3f57:0fff:87ea:ef02

Subnetzmaske

Zu jeder IP-Adresse gehört eine Subnetzmaske (Netzmaske). Sie bestimmt die Netzwerkadresse. Die Subnetzmaske ist bei IPv4-Adressen ebenfalls 32 Bit groß. Genauso wie die IP-Adresse wird die Subnetzmaske in Dezimalzahlen eingegeben und mit Dezimalpunkten voneinander getrennt.

Bespiel Netzmaske: 255.255.255.0

	192	168	1	1
IPv4 -Adresse	1100 0000	1010 1000	0000 0001	0000 0001
UND Netzmaske	1111 1111	1111 1111	1111 1111	0000 0000
= Netzadresse	1100 0000	1010 1000	0000 0001	0000 0000
	192	168	1	0
	Netzanteil			Geräteteil

Betrachtung der IP-Adresse 192.168.1.1/24 (Die höchstwertigen 24 Bit bilden die Netzmaske.)

Die Netzadresse ist die IP-Adresse des Netzes und endet daher immer mit einer 0. Für die Adressierung der Geräte innerhalb des Netzes bleiben in obigen Beispiel nur die letzten 8 Bit übrig, d.h. 2⁸ = 256 Möglichkeiten. Die 0 entfällt, weil es die Netzadresse ist und auch die letzte Adresse (hier die 255) entfällt, weil es die sogenannte Broadcast-Adresse ist. Mit der Broadcast-Adresse kann keine einzelnes Gerät angesprochen werden, sondern mit dieser letzten Adresse im Netz werden alle Geräte innerhalb des Netzes auf einmal adressiert. Daten können also auch von allen Netzteilnehmern gleichzeitig empfangen werden. Es bleiben also im Beispiel 2⁸ - 2 = 254 Adressen im Netz für Geräte übrig: Adresse 192.168.1.1 bis 192.168.1.254

Falls mehr als 254 Rechner miteinander vernetzt werden sollen, gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten:

1. Ein zweites Netz (192.168.2.0) liefert weitere 254 IP-Adressen. Allerdings müssen beide Subnetze durch einen Router miteinander verbunden werden.
   
2. Die Netzmaske wird ganz einfach verkleinert. Das Präfix /23 verkleinert das Netzmaske um ein Bit, das heißt für die Geräte stehen nun 9 Bit zur Verfügung:  2⁹ - 2 = 510 Geräteadressen.