Informatikmaterialien
von Tino
Hempel
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Schulnetz-Kurs Akademie Dillingen)Die
Datenkommunikation im Internet funktioniert auf Grundlage eindeutiger
IP-Adressen. Sobald man sich im Internet z. B. über einen Provider
registriert, erhält man diese eindeutige Nummer. Der Provider speichert
diese Angaben mit Datum und Uhrzeit. Damit ist
es nachzuvollziehbar, welche Wege der Benutzer
der Adresse im Internet gegangen ist. Um seine aktuelle
Provider-IP-Adresse zu bestimmen, kann man dieses Online-Tool benutzen.
Die IP-Adresse ist eine 32 bit große Binärzahl. Damit sind 232 = 4.294.967.296 Adressen darstellbar. Zur besseren Lesbarkeit wird die Zahl in vier gleich große Blöcke zu je 8 Bit zerlegt. Die acht Bits werden zur Dezimalzahl zusammengefasst. Dami ergibt sich daraus nach Einfügen des Punkt-Trennzeichens die Dezimal-Punkt-Notation.
Beispiel: 01010101 00001101 10000100 10011010 → 85.13.132.154
Das
ursprüngliche, 1981 verabschiedete IP-Adressierschema ( RFC 791 und RFC 796) ordnete jeder IP-Adresse eine
bestimmte Klasse zu. Aus dem ersten Byte der IP-Adresse konnte man sofort die Adressklasse ablesen:
| Klasse | erstes Byte der IP-Adresse in Dezimalschreibweise | erstes Byte beginnt in Binärschreibweise mit |
| A | 0 .. 127 | 0 |
| B | 128 .. 191 | 10 |
| C | 192 .. 223 | 110 |
Der Bereich ab der Adresse 224.x.x.x, war für sog. Mulitcast-Adressen (zum Versenden von Daten an eine Gruppe von Empfängern, z. B. für Live-Streaming) und für die zukünftige Nutzung reserviert (D- und E-Klasse).
Um
nicht für jeden Computer einen Antrag auf Zuteilung einer IP-Adresse
stellen zu müssen, wurde der gesamte Adressbereich in Netze zerlegt.
Der Präfix gab dabei die Nummer des Netzes an.
Diese Nummer wurde (und wird) für Firmen und Einrichtungen global von der IANA – Internet Assigned Numbers Authority koordiniert und auf Antrag vergeben. Der Suffix bestimmte den einzelnen Rechner (Host) der
antragstellenden Institution und wurde (und wird) durch diese festgelegt.
| Bits | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| Klasse A | 0 | Präfix | Suffix | |||||||||||||||||||||||||||||
| Klasse B | 1 | 0 | Präfix | Suffix | ||||||||||||||||||||||||||||
| Klasse C | 1 | 1 | 0 | Präfix | Suffix | |||||||||||||||||||||||||||
Die maximale Anzahl der zu vergebenen Host-Adressen in einem Netz war demzufolge 2Anzahl Bits der Hostadresse - 2, da zwei Adressen stets entfielen, nämlich
Durch die unterschiedliche Anzahl von Bits im Präfix, ergab sich eine nicht optimale Aufteilung der Netze:
| Klasse | Bits im Präfix | Maximale Netze (theoretischer Wert) | Bits im Suffix | Maximale Hosts pro Netz |
| A | 7 | 27 = 128 | 24 | 224 - 2 = 16777214 |
| B | 14 | 214 = 16384 | 16 | 216 - 2 = 65534 |
| C | 21 | 221 = 2097152 | 8 | 28 - 2 = 254 |
Die
Anzahl der Netze war in der Realität außerdem stets kleiner, da IP-Adressen
für Sonderaufgaben entfielen. So gab es (und gibt es noch) u. a. keine Adressen 0.x.x.x
oder 127.x.x.x. Die Adresse 127.0.0.1 adressiert stets den eigenen
Rechner. Sie kann nur auf dem eigenen Rechner genutzt werden. Eine Übersicht über reservierte Adresse findet sich bei Heise Netze.
Eine Firma, die ein A-Netz erhielt, konnte damit über 16 Millionen Hosts anschließen! Schon aus dieser Angabe ist ersichtlich, dass die Aufteilung nicht optimal war. Aus diesem Grund hat man 1993 die klassenlose Adressierung eingeführt.
Die Grundidee der klassenlosen Adressierung besteht darin, die starre Abgrenzung des Präfix vom Suffix aufzuheben und eine variable Bitgrenze zuzulassen. Um diese Grenze willkürlich setzen zu können, bedarf es einer weiteren 32-Bit-breiten Angabe, der sog. Netzmaske/Subnetzmaske. Wird die Maske mit der vorhandenen IP-Adresse logisch UND-verknüpft, so erhält man die Netzadresse. Zur Ermittlung der Hosts wird die Netzmaske logisch negiert (NICHT) und das Ergebnis mit der IP-Adresse logisch UND-verknüpft.
Beispiel:
IP-Adresse 195.13.132.163, Subnetzmaske 255.255.255.224. Damit ergibt sich
| Berechnung Netzadresse | IP-Adresse UND Netzmaske Netzadresse | 195.013.132.163 255.255.255.224 195.013.132.160 | 11000011 00001101 10000100 10100011 11111111 11111111 11111111 11100000 11000011 00001101 10000100 10100000 |
| Berechung Hostadresse | IP-Adresse UND (NOT Netzmaske) Hostnummer | 195.013.132.163 000.000.000.031 3 | 11000011 00001101 10000100 10100011 00000000 00000000 00000000 00011111 00000000 00000000 00000000 00000011 |
Also liegt hier das Netz 195.13.132.160 vor, der Host trägt die Nummer 3.
Die CIDR-Notation (Classless Inter-Domain Routing) ermöglicht die kurze und prägnante Darstellung der IP-Adresse und Netzmaske. Für das obige Beispiel lautet die Schreibweise
195.13.132.163/27
Die Zahl nach der IP-Adresse gibt die Nummer des Trennbits, also die Anzahl der Einsen in der Subnetzmaske an. In diesem Fall sind es 27 Bit. Damit ist es möglich, die Anzahl der Hosts im Netz zu berechnen. Es sind 232-27 - 2 = 30 Hosts.
Die Kompatibilität mit den alten Klassen erreicht man, indem für die Klasse A die Maske 255.0.0.0, für die Klasse B die Maske 255.255.0.0 und für Klasse C die Maske 255.255.255.0 verwendet.
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