IPv4: Unterschied zwischen den Versionen
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== Paketlänge == | == Paketlänge == | ||
Ein IP-Paket besteht aus einem Header und den eigentlichen Daten. Der Datenteil enthält in der Regel ein weiteres Protokoll, meist TCP, UDP oder ICMP. Die maximale Länge eines IP-Pakets beträgt 65535 Bytes (216−1), die maximale Datenlänge 65515 Bytes (Paketlänge – minimale Headerlänge von 20 Byte). Normalerweise beschränkt der Sender die Paketlänge auf diejenige des zugrundeliegenden Mediums. Bei Ethernet beträgt die sogenannte MTU (Maximum Transmission Unit) 1500 Bytes, da ein Ethernet-Datenblock maximal 1518 Bytes lang sein darf und 18 Bytes vom Ethernet selbst belegt werden. Für IP (Header und Daten) stehen also nur 1500 Bytes zur Verfügung. Deshalb ist die Länge von IP-Paketen oft auf 1500 Bytes festgesetzt. | Ein IP-Paket besteht aus einem Header und den eigentlichen Daten. Der Datenteil enthält in der Regel ein weiteres Protokoll, meist TCP, UDP oder ICMP. Die maximale Länge eines IP-Pakets beträgt 65535 Bytes (216−1), die maximale Datenlänge 65515 Bytes (Paketlänge – minimale Headerlänge von 20 Byte). Normalerweise beschränkt der Sender die Paketlänge auf diejenige des zugrundeliegenden Mediums. Bei Ethernet beträgt die sogenannte MTU (Maximum Transmission Unit) 1500 Bytes, da ein Ethernet-Datenblock maximal 1518 Bytes lang sein darf und 18 Bytes vom Ethernet selbst belegt werden. Für IP (Header und Daten) stehen also nur 1500 Bytes zur Verfügung. Deshalb ist die Länge von IP-Paketen oft auf 1500 Bytes festgesetzt. | ||
== Routing == | |||
IPv4 unterscheidet nicht zwischen Endgeräten (Hosts) und Vermittlungsgeräten (Router). Jeder Computer und jedes Gerät kann gleichzeitig Endpunkt und Router sein. Ein Router verbindet dabei verschiedene Netzwerke. Die Gesamtheit aller über Router verbundenen Netzwerke bildet das Internet (siehe auch Internetworking). | |||
IPv4 ist für LANs und WANs gleichermaßen geeignet. Ein Paket kann verschiedene Netzwerke vom Sender zum Empfänger durchlaufen, die Netzwerke sind durch Router verbunden. Anhand von Routingtabellen, die jeder Router individuell pflegt, wird der Netzwerkteil einem Zielnetzwerk zugeordnet. Die Einträge in die Routingtabelle können dabei statisch oder über Routingprotokolle dynamisch erfolgen. Die Routingprotokolle dürfen dabei sogar auf IP aufsetzen. | |||
Bei Überlastung eines Netzwerks oder einem anderen Fehler darf ein Router Pakete auch verwerfen. Pakete desselben Senders können bei Ausfall eines Netzwerks auch alternativ „geroutet“ werden. Jedes Paket wird dabei einzeln „geroutet“, was zu einer erhöhten Ausfallsicherheit führt. | |||
Beim Routing über IP können daher | |||
*einzelne Pakete verlorengehen, | |||
*Pakete doppelt beim Empfänger ankommen, | |||
*Pakete verschiedene Wege nehmen, | |||
*Pakete fragmentiert beim Empfänger ankommen. | |||
Wird TCP auf IP aufgesetzt (d. h. die Daten jedes IP-Pakets enthalten ein TCP-Paket, aufgeteilt in TCP-Header und Daten), so wird neben dem Aufheben der Längenbeschränkung auch der Paketverlust durch Wiederholung korrigiert. Doppelte Pakete werden erkannt und verworfen. Die Kombination TCP mit IP stellt dabei eine zuverlässige bidirektionale Verbindung eines Datenstroms dar. | |||
==Quellenangaben== | ==Quellenangaben== | ||
Version vom 18. Februar 2013, 22:08 Uhr
IPv4 ist heute das Standardprotokoll. Die Adresse besteht aus vier Zahlenblöcken, die einen Wert zwischen 1 und 255 annehmen können. Beispiel 209.85.148.99(www.google.com). Fachleute sprechen von einem dezimal codierten 32-Bit Binärcode mit maximal 4,3 Milliarden verschiedenen Adressen. Seit Februar 2011 sind alle IP-Adressen vergeben.
Adressformat
IPv4 benutzt 32-Bit-Adressen, daher sind maximal 4.294.967.296 eindeutige Adressen möglich. IPv4-Adressen werden üblicherweise dezimal in vier Blöcken geschrieben, zum Beispiel 207.142.131.235. Je Block werden 8 Bit zusammengefasst; somit ergibt sich für jeden Block ein Wertebereich von 0 bis 255. Bei der Weiterentwicklung IPv6 werden 128-Bit-Adressen verwendet.
Eine IP-Adresse unterteilt sich in einen Netzwerkteil und einen Host-(Adressen-)teil. Rechner sind im selben IP-Netz, wenn der Netzwerkteil ihrer Adresse gleich ist – das ist eine Voraussetzung, dass diese Rechner direkt miteinander kommunizieren können, also z. B. über einen Hub, einen Switch oder mittels eines Crosslink-Kabels. Im selben Netz darf keine Host-Adresse doppelt vergeben sein.
Für die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Netzen wird ein Router benötigt. Den Adressteil vergibt der zuständige Administrator für jedes teilnehmende Gerät unterschiedlich. Die Netzadresse vergibt der Besitzer oder Planer des Netzwerks. Im Internet ist das IANA (Internet Assigned Numbers Authority) für die Vergabe der Netzadressen zuständig.
Die genaue Aufteilung zwischen Netzwerkteil und Adressteil wird durch die Subnetzmaske bestimmt (zum Beispiel 255.255.255.0). In der CIDR-Notation wird dies als 192.168.0.23/24 geschrieben, wobei die „24“ bedeutet, dass die ersten 24 Bits der Subnetzmaske gleich 1 sind. Die Bits der Subnetzmaske, die (in binärer Schreibweise) „1“ sind, legen die Stellen der IP-Adresse fest, die zum Netzanteil gehören.
Netzklassen
| IP-Netzklassen | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bit 31-28 | 27-24 | 23-16 | 15-8 | 7-0 | |||||||||||||||||||||||||||
| Class A: Netze 0.0.0.0/8 bis 127.255.255.255 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 … 8-Bit-Netz | 24-Bit-Host | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Class B: Netze 128.0.0.0/16 bis 191.255.255.255 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 0 … 16-Bit-Netz | 16-Bit-Host | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Class C: Netze 192.0.0.0/24 bis 223.255.255.255 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 0 … 24-Bit-Netz | 8-Bit-Host | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Class D: Multicast-Gruppen 224.0.0.0/4 bis 239.255.255.255 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 1 0 | 28-Bit-Multicast-Gruppen-ID | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Class E: Reserviert 240.0.0.0/4 bis 255.255.255.255 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 1 1 1 | 28 Bit reserviert für zukünftige Anwendungen | ||||||||||||||||||||||||||||||
Früher gab es fest vorgeschriebene Einteilungen für Netzwerkklassen mit einer festen Länge. Da diese Einteilung sehr unflexibel ist, wird seit 1993 vor allem im WAN hauptsächlich das Classless Inter-Domain Routing-Verfahren durchgeführt, welches bitvariable Netzmasken ermöglicht. Viele netzwerkfähige Betriebssysteme bestimmen die Standardnetzmaske anhand der alten Klassifikation, da im lokalen Netz überwiegend noch mit den Klassen gearbeitet wird.
Die maximale Anzahl der zu vergebenen Host-Adressen in einem Netz ist
- 2Anzahl Bits der Hostadresse − 2
Zwei Host-Adressen fallen immer weg – die erste Adresse (zum Beispiel 192.168.0.0) bezeichnet das Netz selber, die letzte Adresse (zum Beispiel 192.168.0.255) ist für den Broadcast (alle Teilnehmer werden angesprochen) reserviert
Besondere Netzwerkadressen
Einige Klassen von Netzwerkadressen sind für spezielle Zwecke reserviert. Siehe RFC 5735:
| Adressblock (Prefix) | Verwendung | Referenz |
|---|---|---|
| 0.0.0.0/8 | Aktuelles Netzwerk | RFC 1122 |
| 10.0.0.0/8 | 1x Privates Netzwerk der Klasse A | RFC 1918 |
| 100.64.0.0/10 | Shared Transition Space | RFC 6598 |
| 127.0.0.0/8 | Loopback (Lokaler Computer) | RFC 1122 |
| 169.254.0.0/16 | Privates Netzwerk (link local), APIPA | RFC 3927 |
| 172.16.0.0/12 | 16x Private Netzwerke der Klasse B | RFC 1918 |
| 192.0.0.0/24 | IETF Protocol Assignments | RFC 5735 |
| 192.0.2.0/24 | Test-Netzwerke | RFC 5735 |
| 192.88.99.0/24 | IPv6 zu IPv4 Relay | RFC 3068 |
| 192.168.0.0/16 | 256x Private Netzwerke der Klasse C | RFC 1918 |
| 198.18.0.0/15 | Netzwerk-Benchmark-Tests | RFC 2544 |
| 198.51.100.0/24 | Test-Netzwerke | RFC 5735 |
| 203.0.113.0/24 | Test-Netzwerke | RFC 5735 |
| 224.0.0.0/4 | Multicasts (ehemals Klasse-D-Netzwerk) | RFC 3171 |
| 240.0.0.0/4 | Reserviert (ehemals Klasse-E-Netzwerk) | RFC 1700 |
| 255.255.255.255/32 | Limited Broadcast | RFC 919, RFC 922 |
Lokale/Private Netzwerkadressen
| Adressbereich | Klassenbeschreibung | größter CIDR-Block | Anzahl IP-Adressen |
|---|---|---|---|
| 10.0.0.0–10.255.255.255 | 1 Klasse-A-Netz | 10.0.0.0/8 | 224 = 16.777.216 |
| 172.16.0.0–172.31.255.255 | 16 Klasse-B-Netze | 172.16.0.0/12 | 220 = 1.048.576 |
| 192.168.0.0–192.168.255.255 | 256 Klasse-C-Netze | 192.168.0.0/16 | 216 = 65.536 |
| 169.254.0.0–169.254.255.255 | link local, 1 Klasse-B-Netz | 169.254.0.0/16 | 216 = 65.536 |
Beispiele
Beispiel: (/24 (früher Klasse-C-Netz))
| Subnetzmaske | = | 11111111.11111111.11111111.00000000 | (255.255.255.0) |
| Der Besitzer legt den Netzteil auf 192.168.0 fest: | |||
| Netzteil | = | 11000000.10101000.00000000 | |
| Das führt zu folgender Adressverteilung: | |||
| Netzname | = | 11000000.10101000.00000000.00000000 | (192.168.0.0) |
| Erste Adr. | = | 11000000.10101000.00000000.00000001 | (192.168.0.1) |
| Letzte Adr. | = | 11000000.10101000.00000000.11111110 | (192.168.0.254) |
| Broadcast | = | 11000000.10101000.00000000.11111111 | (192.168.0.255) |
| Anzahl zu vergebende Adressen: 28 − 2 = 254 | |||
Beispiel: (Classless)
| Subnetzmaske | = | 11111111.11111111.11111000.00000000 | (255.255.248.0) |
| Der Besitzer legt den Netzteil auf 192.168.120 fest (wobei im dritten Block nur die fünf höchstwertigen Bits zum Netzteil gehören): | |||
| Netzteil | = | 11000000.10101000.01111 | |
| Das führt zu folgender Adressverteilung: | |||
| Netzname | = | 11000000.10101000.01111000.00000000 | (192.168.120.0) |
| Erste Adr. | = | 11000000.10101000.01111000.00000001 | (192.168.120.1) |
| Letzte Adr. | = | 11000000.10101000.01111111.11111110 | (192.168.127.254) |
| Broadcast | = | 11000000.10101000.01111111.11111111 | (192.168.127.255) |
| Anzahl zu vergebende Adressen: 211 − 2 = 2046 | |||
Paketlänge
Ein IP-Paket besteht aus einem Header und den eigentlichen Daten. Der Datenteil enthält in der Regel ein weiteres Protokoll, meist TCP, UDP oder ICMP. Die maximale Länge eines IP-Pakets beträgt 65535 Bytes (216−1), die maximale Datenlänge 65515 Bytes (Paketlänge – minimale Headerlänge von 20 Byte). Normalerweise beschränkt der Sender die Paketlänge auf diejenige des zugrundeliegenden Mediums. Bei Ethernet beträgt die sogenannte MTU (Maximum Transmission Unit) 1500 Bytes, da ein Ethernet-Datenblock maximal 1518 Bytes lang sein darf und 18 Bytes vom Ethernet selbst belegt werden. Für IP (Header und Daten) stehen also nur 1500 Bytes zur Verfügung. Deshalb ist die Länge von IP-Paketen oft auf 1500 Bytes festgesetzt.
Routing
IPv4 unterscheidet nicht zwischen Endgeräten (Hosts) und Vermittlungsgeräten (Router). Jeder Computer und jedes Gerät kann gleichzeitig Endpunkt und Router sein. Ein Router verbindet dabei verschiedene Netzwerke. Die Gesamtheit aller über Router verbundenen Netzwerke bildet das Internet (siehe auch Internetworking).
IPv4 ist für LANs und WANs gleichermaßen geeignet. Ein Paket kann verschiedene Netzwerke vom Sender zum Empfänger durchlaufen, die Netzwerke sind durch Router verbunden. Anhand von Routingtabellen, die jeder Router individuell pflegt, wird der Netzwerkteil einem Zielnetzwerk zugeordnet. Die Einträge in die Routingtabelle können dabei statisch oder über Routingprotokolle dynamisch erfolgen. Die Routingprotokolle dürfen dabei sogar auf IP aufsetzen.
Bei Überlastung eines Netzwerks oder einem anderen Fehler darf ein Router Pakete auch verwerfen. Pakete desselben Senders können bei Ausfall eines Netzwerks auch alternativ „geroutet“ werden. Jedes Paket wird dabei einzeln „geroutet“, was zu einer erhöhten Ausfallsicherheit führt.
Beim Routing über IP können daher
- einzelne Pakete verlorengehen,
- Pakete doppelt beim Empfänger ankommen,
- Pakete verschiedene Wege nehmen,
- Pakete fragmentiert beim Empfänger ankommen.
Wird TCP auf IP aufgesetzt (d. h. die Daten jedes IP-Pakets enthalten ein TCP-Paket, aufgeteilt in TCP-Header und Daten), so wird neben dem Aufheben der Längenbeschränkung auch der Paketverlust durch Wiederholung korrigiert. Doppelte Pakete werden erkannt und verworfen. Die Kombination TCP mit IP stellt dabei eine zuverlässige bidirektionale Verbindung eines Datenstroms dar.
Quellenangaben
