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Wenn in einem Kommunikationssystem Daten von A nach B gesandt werden sollen, benötigt man eine Notation, um Sender und Empfänger genau zu bestimmen, wie zum Beispiel eine Telefonnummer im Fernsprechnetz. Im Internet übernimmt diese Aufgabe eine vierzahlige IP-Adresse wie zum Beispiel "129.65.132.12". Auch wenn man Zugriffsnamen für den Internet-Zugriff verwendet, versteckt sich dahinter immer eine IP-Adresse.
Wann immer ein Domain- oder Rechnername innerhalb einer Internet-Anwendung eingegeben wird, muß die Anwendung diesen Namen mit Hilfe eines Domain Name Servers in die zugehörige IP-Adresse umwandeln. Erst über diese Adresse lässt sich Kontakt mit dem gewünschten Server aufnehmen.
1.1.1 Was sich hinter IP-Adressen verbirgt
Obwohl IP-Adressen mit vier jeweils durch einen Punkt getrennten Dezimalzahlen notiert werden, steht hinter einer IP-Adresse tatsächlich nur eine einzige Zahl, und zwar eine 32-Bit-Adresse.
Will man eine IP-Adresse interpretieren, muß man sie erst in eine 32-Bit-Zahl umwandeln. Dann kommt es auf die untersten Bits an, wie man die Adresse genau entschlüsselt, denn es gibt fünf Arten von sogenannten Adreßklassen (A bis E).
Zeichnung Abb. 2: Aufbau der fünf IP-Adreßklassen
1.1.2 Die Klassen A bis C
Die meisten IP-Adressen stammen aus den Klassen A bis C. Die Adressen werden hier jeweils in eine Netzwerk-ID und eine Host-ID aufgespalten, wobei nur die Anzahl der Bits unterschiedlich ist, die zur Speicherung der IDs verwendet wird.
Die Netzwerk-ID steht jeweils für ein lokales Netz, das über einen Router an das Internet angeschlossen ist, die Host-ID für einen der Hosts, die über dieses Netz Zugang zum Internet haben. Während die Netzwerk-ID vom Inter-Nic bzw. dem Provider festgelegt wird, können die Host-IDs frei vom Netzwerkadministrator gewählt werden.
Die Trennung zwischen Netzwerk-ID und Host-ID ist sehr wichtig in Hinblick auf das Routing von IP-Paketen: Was für die Weiterleitung eines Pakets von Router zu Router wichtig ist, das ist die Netzwerk-ID. Sie wird vom Router beim Erhalt eines IP-Pakets isoliert, um auf ihrer Basis den weiteren Weg des Pakets zu bestimmen und es an einen benachbarten Router weiterzuleiten.
Wieso gibt es jetzt aber verschiedene Klassen und nicht ein Format? Es gibt diese Klassen, weil es auch Netze verschiedener Größe gibt. Während die einen Netze bloß ein paar Rechner umfassen, gibt es auch solche Netze, die mehrere Hundert bis Tausend Rechner umfassen.
Jeder Host, der in einem ans Internet angeschlossene Netz ist, benötigt eine eigene Host-ID. Hat man 2 Bits für die Host-ID zur Verfügung, so können 4 Rechner im Netz untergebracht werden, sind es hingegen 8 Bits, kann man schon 255 Rechner unterbringen. Allerdings geht mit jedem Bit, das für die Host-ID verwendet wird, ein Bit für die Netzwerk-ID verloren.
Mit dem Schema mit den drei Adreßklassen A bis C wird nun auf die Bedürfnisse verschiedener Netze mit unterschiedlicher Größe eingegangen. Die größten Netze sind in der A-Klasse. Hier sind 24 Bits der Host-ID zugeordnet, während 7 Bits die Netzwerk-ID repräsentieren. Diese Netze können mehr als 16 Millionen Stationen aufnehmen, dafür kann es davon im gesamten Internet nur 128 geben.
Die Netze der B-Klasse verwenden 16 Bits für die Host-ID und 14 Bits für die Netzwerk-ID. B-Netze können dadurch bis zu 65.000 Stationen aufnehmen, und es kann 16.000 Netze dieser Art im Internet geben.
In der C-Klasse werden die kleinsten Netze zusammengefasst. Hier stehen nur noch 8 Bits für die Host-ID zur Verfügung, was die Anzahl der angeschlossenen Hosts auf 256 limitiert. Dafür kann es gut 2 Milliarden solcher Netze im Internet geben, denn man hat 21 Bits für die Netzwerk-ID zur Verfügung.
1.1.3 Die Klassen D und E
Mit Adressen aus den Klassen D und E kommt man als Anwender kaum in Berührung. Adressen aus der Klasse E sind komplett der Forschung und Entwicklung neuer Protokolle und Adreßmechanismen vorbehalten.
1.1.4 Besondere IP-Adressen
Abb. 3: Sonderformen von IP-Adressen
Sind alle 32 Bits der IP-Adresse auf 0 gesetzt, versteht das TCP/IP-Protokoll darunter den aktuellen Host mitsamt seiner Netzwerk- und Host-ID. Wenn man die Host-ID angibt und die Bits der Netzwerk-ID auf 0 setzt, ist der genannte Host im aktuellen lokalen Netz gemeint.
1.1.5 Broadcasting via IP-Adresse
Broadcasting meint die Übertragung eines einzelnen IP-Pakets an alle Hosts innerhalb eines lokalen Netzes, ohne daß ein separates Paket für jeden angesprochenen Host formuliert werden muß. Mit der ersten Form, bei der alle Bits der IP-Adresse auf 1 gesetzt sind, adressiert man alle Hosts innerhalb des aktuellen lokalen Netzes. Das Broadcasting wird hier als Mittel genutzt, um alle Stationen anzusprechen, weil man die eigentlich gesuchte Station nicht kennt.
Bei der zweiten Form von Broadcast-Adressen wird die Netzwerk-ID angegeben und die Bits der Host-ID auf 1 gesetzt. Ein mit dieser IP-Adresse als Empfänger gekennzeichnetes Paket wird von Router zu Router bis zum angegebenen Zielnetz weitergeleitet und dort via Broadcast an alle angeschlossenen Stationen verteilt.
Wichtig ist, daß beide Formen von Broadcast-Adressen immer nur als Zieladressen eines IP-Pakets genannt werden können.
1.1.6 Loopback-Mechanismus
Viele Kommunikationssysteme kennen einen sogenannten "Loopback"-Mechanismus, einen Schleife, die ein Ausgangssignal einem System wieder als Eingangssignal zuführt. Der Loopback wird zum Testen und zur Wartung eines Systems gebraucht, weil man die Reaktion des Systems auf bestimmte Eingangssignale einfach dadurch testen kann, daß man sie direkt am Gerät als Ausgangssignale erzeugt und via Loopback wieder dem Eingang zuführt.
Auch der IP-Adressierungsmechanismus kennt eine Loopback-Adresse, die durch den Wert 127 im ersten Byte und den Wert 255 in den folgenden drei Bytes gekennzeichnet wird. Wird diese Adresse beim Absenden eines IP-Pakets als Empfängeradresse genannt, kommt das Paket unmittelbar wieder zurück und wird wie jedes andere empfangene Paket behandelt.
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