Informatikmaterialien 
von Tino Hempel

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Richard-Wossidlo-Gymnasium Ribnitz-Damgarten
Fachbereich Informatik


IP-Adressierung (siehe auch Schulnetz-Kurs Akademie Dillingen)


IP-Adressen nach Version 4 (IPv4)

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.

Aufbau der IP-Adresse

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

Konzept der Adressklassen

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:

Klasseerstes Byte der IP-Adresse in Dezimalschreibweiseerstes Byte beginnt in Binärschreibweise mit
A0 .. 1270
B128 .. 19110
C192 .. 223110

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. 

Bits012345678910111213141516171819202122232425262728293031
Klasse A0PräfixSuffix
Klasse B10PräfixSuffix
Klasse C110PräfixSuffix

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:

KlasseBits im PräfixMaximale Netze
(theoretischer Wert)
Bits im SuffixMaximale Hosts pro Netz
A727 = 12824224 - 2 = 16777214
B14214 = 1638416216 - 2 = 65534
C21221 = 2097152828 - 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.

Klassenlose Adressierung

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 NetzadresseIP-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 HostadresseIP-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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