IP Address Fundamentals

Dieses Dokument befasst sich mit der IP-Adressierung.

 

Die IP-Adresse

Eine IP-Adresse ist 32Bit lang. Hier noch einmal ein IP-Header-Abbild.

ip header

Die Adresse indentifiziert das Netzwerk und den Host durch unterschiedliche Teilungen der Adresse in einen netzbasierten Teil und einen hostbasierten Teil. Der Hostteil wird auch lokale Adresse genannt. Der Netzwerkteil muss mindestens 8 Bit reservieren, kann im Maximum aber 30 Bit in Anspruch nehmen. Der Hostteil bekommt den Rest auf 32 Bit gerechnet, welche der Netzteil nicht beansprucht.
Mit einem Blick auf die ersten vier Bit der Adresse kann festgestellt werden, welcher Klasse die Adresse angehört. Die Klasse einer Adresse bestimmt die minimale Reservierung von Bits für den Netzwerkteil.

Octet Wert 255 Dieses Octet hat einen dezimalen Wert von 255

Jetzt wird das niederwertigste Bit gekehrt.

Octet Wert 254 Dieses Octet hat einen dezimalen Wert von 254

Jetzt wird das hochwertigste Bit gekehrt.

Octet Wert 127 Dieses Octet hat einen dezimalen Wert von 127

Alle Octete sind gesetzt - das ergibt einen Wert von 4’294’967’295.

Alle Octete gesetzt

Kehren des niederwertigsten Octets - das ergibt einen Wert von 4’294’967’040.

Letztes Octet nicht gesetzt

Kehren des hochwertigsten Octets - das ergibt einen Wert von 16’777’215.

Erstes Octet nicht gesetzt

 

Bestimmen der Klasse einer IP-Adresse

bestimmen ip adresse

 

Class A

Eine Klasse A IP-Adresse hat an der werthöchsten Bitstelle ein 0.

class a

x bezeichnet Stellen die nicht von Bedeutung sind

Eine Class A IP-Adresse kann theoretisch einen Wert von 0.0.0.0 bis 127.255.255.255 besitzen. Es gibt einige Adressen in diesem Range, die reserviert sind. Eine Class A IP-Adresse reserviert das erste Octet für die Bestimmung des Netzwerkes. Jedes Class A Netzwerk kann 16’777’216 Host adressieren.

 

Class B

Eine Klasse B IP-Adresse hat an den werthöchsten Bitstellen eine 10.

class b

x bezeichnet Stellen die nicht von Bedeutung sind

Eine Class B IP-Adresse kann theoretisch einen Wert 128.0.0.0 bis 191.255.255.255 besitzen. Dies ist dann der Fall, wenn jedes Bit das jetzt mit einem “x” markiert ist, den Wert “1” annimmt. Eine Class B IP-Adresse reserviert die ersten beiden Octets für die Bestimmung des Netzwerkes. Es gibt 16’384 verschiedene Class B Netzwerke und in jedem Netzwerk können 65’536 Hosts adressiert werden – theoretisch.

 

Class C

Eine Class C IP-Adresse hat an den werthöchsten Bitstellen eine 110.

class c

x bezeichnet Stellen, die nicht von Bedeutung sind

Eine Class C IP-Adresse kann einen Wert von 192.0.0.0 bis 223.255.255.255 annehmen. Eine Class C IP-Adresse reserviert die ersten drei Octets für die Bestimmung des Netzwerkes. Es gibt 2’097’152 verschiedene Class C Netzwerke. Jedes Class C Netzwerk kann 256 Hosts adressieren – theoretisch.

 

Class D

Eine Class D IP-Adresse hat an den werthöchsten Stellen eine 1110.

class d

x bezeichnet Stellen, die nicht von Bedeutung sind

Eine Class D IP-Adresse kann einen Wert von 224.0.0.0 bis 239.255.255.255 annehmen. Class D unterscheiden sich von den drei vorangegangenen Klassen. Class D Adressen sind reserviert für Mulitcast-Zwecke. Es können maximal 268’435’456 verschiedene Multicast-Gruppen gebildet werden.

 

Class E

Eine Class E IP-Adresse hat an den werthöchsten Bitstellen eine 1111.

class e

x bezeichnet Stellen, die nicht von Bedeutung sind

Eine Class E IP-Adresse kann einen Wert von 240.0.0.0 bis 255.255.255.255
annehmen – theoretisch. Class E Adressen sind nicht verfügbar für den allgemeinen Gebrauch. Sie sind für zukünftige Zwecke reserviert worden.

 

Unicast Adressen

Class A, B und C-Adressen sind Unicast-Adressen. Eine Unicast-Adresse hat jeweils nur eine Source- oder Destination-Adresse.

 

Subnetting

Wäre kein Mechanismus vorhanden, IP-Adressen in einen Netz- und einen Hostteil zu unterteilen, die gesamte Adress-Architektur wäre flach – es könnten keine hierarchischen Netze erstellt werden. Glücklicherweise ist dem nicht so. Die drei Unicast-IP-Klassen bieten Möglichkeiten, um hierarchische Netze entwickeln zu können. Gründe für das Subnettieren:

 

Subnetz Masken

Um die verschiedenen Operationen verstehen zu können, müssen lediglich die AND- und die NOT-Verknüpfung verstanden werden.

AND:

TRUE AND TRUE = TRUE (1 AND 1 = 1)
FALSE AND TRUE = FALSE (0 AND 1 = 0)
TRUE AND FALSE = FALSE (1 AND 0 = 0)

NOT:

NOT TRUE = FALSE (NOT 1 = 0)
NOT FALSE = TRUE (NOT 0 = 1)

For n = 0 to 31

Nn = An AND Mn
Hn = An AND (NOT Mn)
Next n

Bedeutung:
Nn ist das n-te Bit der Netzwerk-ID nach masking
Hn ist das n-te Bit der Hsot-ID nach masking
An ist das n-te Bit der IP-Adresse vor masking
Mn ist das n-te Bit der Netzwerkmaske

Obgleich dieser Prozess normalerweise nicht in einer Schlaufe abläuft, ist er hier doch zum besseren Verständnis in einer Schlaufe dargestellt. Die Schlaufe wird entsprechend der Anzahl Bit in der IP-Adresse 32 mal durchlaufen.

Werden Subnetze verwendet, ist es ein Gesetz, dass die Maske aus den werthöchsten, zusammenhängenden Bit der lokalen Adresse (Host-Adresse) ermittelt wird.

 

Subnetz-Terminologie

Die folgenden Masken sind Netzwerkmasken der verschiedenen Adress-Klassen ohne Subnettierung:

Beispiele:

10.1.1.254 mit einer 16Bit-Subnetzmakse = 255.255.255.0

172.16.182.19 mit einer 10Bit-Subnetzmaske = 255.255.255.192

Class C mit einer 6Bit-Subnetzmaske = 255.255.255.252

Nur die wertniedrigsten Host-Bit werden nicht für die Subnetzmaske verwendet. Jemand, der 4 Host-Bit hat, verwendet eine Subnetzmaske von 255.255.255.240

Netzwerkmaske:
Alle Bits die verwendet werden, um die IP-Adresse zu maskieren

Subnetzmaske:
Die Bits unterhalb der natürlichen Netzwerkmaske

Natürliche Netzwerkmaske:
Die Maske, die benutzt wird, um eine Adresse ohne Subnettierung zu beschreiben. Diese Maske wird von der Klasse der IP-Adresse beschrieben.

Netzwerk-ID:
Das Resultat einer AND-Operation der Netzwerkmaske mit einer IP-Adresse.

Subnetz-ID:
Das Resultat einer AND-Operation der Subnetzmaske mit einer IP-Adresse.

Host-ID:
Das Resultat einer NOT-Operation mit der Netzwerkmaske und einer anschliessenden AND-Operation des vorhergehenden Resultates mit einer IP-Adresse.

octet numbering when portion used for mask bits

 

Sonderfall-Adressen

In einem Class-C-Netz können theoretisch 256 (28) Hosts adressiert werden. Einige Adressen (nachfolgend beschrieben) sind reserviert und können deshalb nicht verwendet werden. Wird eine 0 (Null) nachfolgend verwendet, so ist damit damit gemeint, dass alle Felder 0-wertige Bits beinhalten >> lokal beschränkt (this). Wird eine -1 (minus Eins) nachfolgend verwendet, so ist damit gemeint, dass alle Felder 1-wertige Bits beinhalten >> Broadcast (all).

Eine IP-Adresse, die alles nullwertige Bits beinhaltet, kann nur als Source-Adresse verwendet werden. Eine IP-Adresse, die alles einswertige Bits beinhaltet, kann nur als Destination-Adresse verwendet werden.

Die folgenden sind Spezial-IP-Adressen:

 

Summary