IP Adressen

Mai 2015

Was ist eine IP Adresse ?

In Internet, kommunizieren Rechner miteinander über das IP Protokoll (Internet Protocol), mittels digitale Adressen, die sognannten IP Adressen, bestehend aus 4 ganzen Zahlen (4 Bytes zwischen 0 und 255) und geschrieben in der Form xxx.xxx.xxx.xxx. Zum Beispiel 194.153.205.26 ist eine IP Adresse in ihrer technischen Form.

Diese Adressen werden in der Kommunikation zwischen Netzrechen eingesetzt; so hat jeder Netzrechner eine eindeutige, ihm gehörende IP Adresse auf dem Netz.

Die ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, die IANA, Internet Assigned Numbers Agency, seit 1998 ersetzt), hat die Aufgabe diese öffentliche IP Adressen - die IP Adressen der Rechner mit einer direkten Verbindung zum öffentliche Nezt Internet, zu erteilen,

Die Entschlüsselung der IP Adresse

Eine IP Adresse ist eine Adresse auf 32 bits, allgemein geschrieben in der Form von 4 ganzen Zahlen getrennt durch Punkte. Die IP Adresse besteht an sich aus zwei Teilen :

  • Ein Teil der Zahlen auf der linken Seiten beschreibt das Netz und heisst Netz ID ( eng. netID),
  • Die Zahlen auf der rechten Seite bezeichnen die Netzrechner und heisst Host ID ( eng. host-ID).

Ein Beispiel zur Veranschaulichung :

exemple de réseau

Nennen wir das Netz auf der linken Seite 194.28.12.0. Es besteht aus den folgenden Rechner :

  • 194.28.12.1 bis 194.28.12.4

Nennen wir das Netz auf der Rechner Seite 178.12.0.0. Es besteht aus den folgenden Rechner :

  • 178.12.77.1 bis 178.12.77.6

Im obigen Fall, heissen die Netze 194.28.12 und 178.12.77, dann werden die zugehörigen Stationen jeweils inkrementiert bezeichnet.

Stellen wir ein Netz 58.0.0.0 vor. Seine Rechner könnten folgende IP Adressen haben, von 58.0.0.1 bis 58.255.255.254. Es geht also darum, die Nummern so zu vergeben dass eine hierarchische Ordnung zwischen Stationen und server ensteht.

Je kleiner die Anzahl der für ein Rechner reservierte bits, desto mehr Stationen dazu gehören können.

In der Tat, kann ein Netz 102.0.0.0 mit Stationen aufgebaut werden die von 102.0.0.1 bis 102.255.255.254 heissen (256*256*256-2=16777214 Einzelstationen), wogegen ein Netz 194.26 wird nur die Stationen aufnehmen mit IP Adressn zwischen 194.2.6.0.1 und 194.26.255.254 (256*256-2=65534 möglichkeiten), dies ist der Begriff von IP Adressklasse.

Besondere IP Adressen

Wenn man von dem Teil Host-ID absieht, anders gesagt wenn die Netzstationen reserviert bits auf 0 gesetzt werden (z.B. 194.28.12.0) bleibt die sogenannte Netzadresseübrig. Diese Adresse darf keiner Station auf dem Nezt zugeordnet werden.

Wird der Teil netid gelöscht, d.h. die Netz reservierten bits durch Nullen ersetzt, bekommt man die Maschinenadresse. Diese Adresse bezeichnet die vom Host-ID angezeigte Station auf dem laufenden Netz

Wenn die bits des Host-ID Teil auf 1 stehen, erhält man eine Adresse, die Broadcast Adresse (eng. broadcast). Das ist eine Adresse mit deren Hilfe Nachrichten an alle Station auf dem Netz mit der netID gesendet werden.

Im anderen Fall, wenn alle bits des netid Teil auf 1 sind, die erhaltene Adresse bekommt den Namen multicast Adresse (eingeschränte Broadcast Adresse) (multicast).

Zu allerletzt, die Adresse 127.0.0.1 getauft Schleifenadresse (eng. loopback), weil sie lediglich die lokale Station (eng. localhost bezeichnet).

Die Netzklassen

Die IP Adressen sind in Klassen eingeteilt, in Abhängigkeit mit der Netzbezeichnenden Bytes Anzahl.

Klasse A

In eine IP Adresse der Klasse A, bezeichnet das erste Byte das Netz.

Das höchstwertige Bit (das erste Bit, auf der linken Seite) ist 0, das heisst es sind 27 (00000000 à 01111111) an Netzmöglichkeiten. Jedoch existiert das Netz 0 (die bits 00000000) nicht und die Zahl 127 ist für die eigene Station reserviert.

Die verfügbaren Netze der Klasse A sind demnach die Netze von 1.0.0.0 bis 126.0.0.0 (An den Nullen der letzten Bytes ist zu merken, es sind doch Netze und nicht Stationen !)

Die Drei rechten Bytes bezeichnen die Stationen auf dem Netz; Das Netz kann also
224 -2 = 16777214 stationen.

In binär-Darstellung,sieht eine IP Adresse der Klasse A so :

0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
NetzStationen

Klasse B

In einer Adresse der Klasse B stehen die 2 ersten Bytes für das Netz.

Die ersten 2 bits sind 1 und 0; das ergibt dann 214 (10 000000 00000000 à 10 111111 11111111) Netzmöglichkeiten, oder 16384 mögliche Stationen. Die verfügbaren Netze der Klasse A gehen also von 128.0.0.0 bis 191.255.0.0

Die zwei rechten Bytes stehen für die Netzstationen. Die Netzegrösse ist dann gleich  :
216-21 = 65534 Stationen.

Eine IP Adresse der Klasse B sieht, in binär so aus :

10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
NetzStationen

Klasse C

In einer Adresse der Klasse C, stehen die drei erste Bytes für das Netz. Die drei ersten Bitssind 110. Das ergibt 221 Netzmöglichkeiten, d.h. 2097152. Die verfügbaren Netze in der Klasse C sind also Netze die von 192.0.0.0 bis 223.255.255.0

Das rechte Byte steht für das lokale Netz. So kann das Netz aus
28-21 = 254 rechner bestehen.

Eine IP Adresse der Klasse C sieht, in binär so aus :

10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
NetzStationen

IP Adressenzuweisung

Die Absicht bei der Aufteilung der IP Adressen in 3 Klasse A, B, und C führt zu einer vereinfachr=ten Rechnersuche innerhalb des Netzes. Tatsächlich wird mit diesem Verfahren, zunächst der Zielrechner gesucht, dann einen Rechner in diesem Netz. Und so wird die IP Adress Zuweisung der Netzgrösse folge.

Klasse Anzahl der möglichen Rechner Höchste Anzahl der Stationen im Netz
A 126 16777214
B 16384 65534
C 2097152 254

Die Adressen der Klasse A sind reserviert für sehr grosse Netze, wogegen die Adressen der Klasse C den kleinen Betriebsnetze zugewiesen werden.

Reservierte IP Adressen

Oft besizt eine Firma oder ein Unternehmen eine einzige Stationsverbindug zum Internet. Sie wird dann dem Netz dazu verhelfen den anderen Stationen ein Internet Zugang zu verschaffen (hier spricht man dann von proxy oder gateway).

In diesem Zusammenhang braucht nur der Rechner mit der Internet Verbindung, eine von der ICANN gebilligte IP Adresse. Die anderen Stationen im Binnennetz brauchen trotzdem eine eigene IP adresse für interne Kommunikationszwecke.

So hält ICANN für jede Klasse eine Handvoll Adressen bereit. Sie dienen den Stationen im Internet vrebundenen Lokalnetze eine IP Adresse zuzuweisen ohne dass Konflikte entstehen im Netz der Netze. Das sind folgende Adresse :

  • Privatadressen der Klasse A : 10.0.0.1 bis 10.255.255.254; sie erlauben das entstehen von sehr breiten Netze mit Tausenden von Rechner.
  • Privatadressen der Klasse B : 172.16.0.1 bis 172.31.255.254 : stehen zur Verfüngung bei einem Netzaufbau mittlerer Grösse.
  • Privatadressen der Klasse C : 192.168.0.1 bis 192.168.0.254 : zum Aufstellen von kleinen Privatnetze.

Unternetz-Masken

Unternetz-Masken

Zur Bedeutung einer Maske, wird verwiesen auf den « Assembler » Bereich über Binärmaskierung

Kurzfassend : eine Maske mit einsen wird in den Stellen eingesetzt die man behalten will, und mit Nullen wenn man sie löschen will. Wenn die Maske steht, wird ein logisches UND erzeugt zwischen dieser Maske und dem zu bearbeitenden Wert. So erhählt man einen neuen von der Maske bereinigten Wert.

Eine Netzmaske (eng. netmask) steht unter der Form einer Folge von 4 Bytes getrennt durch punkte (wie eine IP Adresse). Sie enthält (in ihre binärform) Nullen in den zu löschenden bits (und Einse in den Bits die man behalten will).

Der Vorteil der Unternetzmaske

Der vorrangige Vorteil einer Unternetzmaske ist die Identifizierung der mit einem Netz assoziierten IP Adresse.

Das Netz wird definiert durch eine Anzahl von Bytes in der IP Adresse (1 Byte für Die Klasse A Adressen, 2 Bytes für die Adressen der Klasse B ind 3 Bytes für Klasse C). Jedoch wird ein Netz ausgezeichnet durch die Anzahl seiner Bytes, dann eine Nulle-Füllung. Das Netz zur Adresse 34.56.123.12 ist Beispielweise 34.0.0.0, da es IP Adresse der Klasse A ist.

Um also die Netzadresse zu Erfahren für die IP Adresse 34.56.123.12, braucht man lediglich eine Maske mit dem erste Byte auf 1 (dezimzal 255), dann Nullen für den Rest.
Die Maske die enstzht ist : 11111111.00000000.00000000.00000000
Die Maske für die IP Adresse 34.208.123.12 ist also 255.0.0.0.
Der Binärwert für 34.208.123.12 ist : 00100010.11010000.01111011.00001100
Ein logisch UND zwischen IP Adresse und Maske ergibt also folgendes :

00100010.11010000.01111011.00001100
		UND
11111111.00000000.00000000.00000000
		=
00100010.00000000.00000000.00000000
Oder 34.0.0.0. Es ist tatsächlih die assoziierte Adresse 34.208.123.12

Als Verallgemeinerung gilt, es ist möglich für jede Adressklasse eine Maske zu erzeugen :

  • Für eine Adresse der Klasse A, nur das erste Byte darf aufgehoben werden. Die Maske sieht wie folgt aus : 11111111.00000000.00000000.00000000, d.h. 255.0.0.0 in dezimalschreibweise ;
  • Für eine Adresse der Klasse B, behalten werden die 2 ersten Bytes, das ergibt 11111111.11111111.00000000.00000000, entsprechend zu 255.255.0.0 in dezimalschreibweise ;
  • Für eine Adresse der Klasse C, in gleicher Denkweise wird die Maske zu 11111111.11111111.11111111.00000000, d.h. 255.255.255.0 in dezimalschreibweise ;

Erzeungung von Unternetze

Anhand des Beispiels mit Netz 34.0.0.0, gehen wir davon aus dass die ersten 2 bits im 2ten Bytes fürs Netz stehen
Die einzusetzenden Maske wird dann :

11111111.11000000.00000000.00000000

d.h. 255.192.0.0

Wird diese Maske auf die Adresse 34.208.123.12 eingesetzt, so erhält man :

34.192.0.0

In Wirklichkeit enstehen 4 Fällebeim Ergbnis der Maskierung einer IP Adresse für ein Rechner im Netz 34.0.0.0

  • Entweder sind die ersten bits vom zweite Byte 0, in dem Falle ist das Ergebnis 34.0.0.0
  • oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 1, dann ist das Ergebnis
  • 34.64.0.0
  • oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 10, das Ergebnis ist dann 34.128.0.0
  • oder die ersten Bits im zweiten Byte sind 11, das Ergebnis ist dann 34.192.0.0

Die Maskierung trennt also nas Netz der Klasse A in 4 Unternetze ( verwalten dann 16 777 214 Stationen) -daher der Name Unternetz-Maske - kann verwalten 222 rechner, d.h. 4 194 304 Rechner.

Im Übrige ist es interessant zu merken dass in beiden Fällen, die Gesamtzahl der Stationen unverändert blieb, d.h. 16 777 214 Stationen (4 x 4194304 - 2 = 16777214).

Die Anzahl der Unternetze hängt also von den zusätzliche dem Netz addierten bits (hier 2).Die Anzahl der Netze ist also :

Zahl der Bits Anzahl der Unternetze
1 2
2 4
3 8
4 16
5 32
6 64
7 128
8 (unmöglich für die Klasse C) 256
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