IP Adresse

Eine IP-Adresse (Internet-Protocol-Adresse) dient zur eindeutigen Adressierung von Rechnern und anderen Geräten in einem IP-Netzwerk. Technisch gesehen ist die Nummer eine 32- oder 128-stellige Binärzahl. Das bekannteste Netzwerk, in dem IP-Adressen verwendet werden, ist das Internet. Dort werden beispielsweise Webserver über IP-Adressen angesprochen (de facto werden alle Rechner im Internet über eine IP-Adresse angesprochen). Die IP-Adresse entspricht funktional der Telefonnummer in einem Telefonnetz.

Um eine Kommunikation zwischen zwei technischen Geräten aufzubauen, muss jedes der Geräte in der Lage sein, dem anderen Gerät Daten zu senden. Damit diese Daten bei der richtigen Gegenstelle ankommen, muss die Gegenstelle eindeutig benannt (adressiert) werden. Dies geschieht in IP-Netzen mit einer IP-Adresse.

IP-Adressen (Internet Protocol Adressen) werden in jedem IP-Paket in die Quell- und Zieladressfelder eingetragen (Headerformat siehe IPv4-Header-Format). Jedes IP-Paket enthält damit sowohl die Adresse des Senders als auch die des Empfängers. IP-Adressen befinden sich im OSI-Modell auf Schicht 3, der Vermittlungsschicht.

Die seit der Einführung der Version 4 des Internet Protocols überwiegend verwendeten IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bits, also 4 Oktetts (Bytes). Damit sind 232, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar. In der dotted decimal notation werden die 4 Oktetts als vier durch Punkte voneinander getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im Bereich von 0 bis (einschließlich) 255 geschrieben, Beispiel: 130.94.122.195.

Durch den rasch steigenden Bedarf an IP-Adressen ist absehbar, dass der nutzbare Adressraum von IPv4 früher oder später erschöpft sein wird. Vor allem aus diesem Grund wurde IPv6 entwickelt. Es verwendet 128 Bit zur Speicherung von Adressen, damit sind 2128 = 25616 (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ~ 3,4 · 1038) Adressen darstellbar. Diese Zahl reicht aus, um für jeden Quadratmeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.943.898.599 (6,65 · 1023) IP-Adressen bereitzustellen. Damit sollten in absehbarer Zukunft keine Adressraumprobleme bei der Verwendung von IPv6 zu befürchten sein.

Da die Dezimaldarstellung ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd.ddd unübersichtlich und schlecht handhabbar wäre, stellt man IPv6 Adressen hexadezimal dar. Um diese Darstellung weiter zu vereinfachen, werden jeweils 2 Oktetts der Adresse zusammengefasst und in Gruppen durch Doppelpunkt getrennt dargestellt. XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX (jeder Doppelpunkt trennt zwei Oktetts der Adresse ab). Beispiel: fe80:0:201:8033:fe3d:1957:a24a:52ea

Jede IP-Adresse wird durch eine Netzmaske in einen Netzwerk- und einen Geräteteil (Hostteil) getrennt. Die Netzwerkmaske gibt an, an welchem Bit die IP-Adresse geteilt werden muss. Die von der Netzmaske maskierten Bits (Netzwerkteil) sind bei allen Hosts (Rechnern) eines Netzwerks identisch. Die Information, ob ein Gerät im gleichen Netzwerk liegt (d.h. gleicher Netzwerkteil in der IP-Adresse), wird von einem Host benötigt, um Routing-Entscheidungen treffen zu können

Bei einer Netzmaske mit 27 gesetzten Bits ergibt sich eine Netzwerkadresse von 130.94.122.192. Es verbleiben 5 Bits und damit 25=32 Adressen für den Geräteteil. Hiervon werden noch je 1 Adresse für das Netzwerk selbst und für den Broadcast benötigt, so dass 30 Adressen für Geräte zur Verfügung stehen.

Will ein Gerät ein IP-Paket versenden, werden die Netzwerkteile der Quell-IP-Adresse und Ziel-IP-Adresse verglichen. Stimmen sie überein, befindet sich der Ziel-Host im selben Netzwerk und das Paket wird direkt an den Empfänger gesendet. Im Falle von Ethernet-Netzwerken dient das ARP (Address Resolution Protocol) zum Auffinden der Hardwareadresse. Das ARP arbeitet auf der dritten Schicht des OSI-Modells und stellt die Verbindung zur zweiten Schicht her.

Stimmen die Netzwerkteile dagegen nicht überein, so wird über eine Routingtabelle die IP-Adresse eines Routers (next hop) gesucht und das Paket an diesen Router gesendet. Dieser hat über eine oder mehrere Schnittstellen Kontakt zu anderen Netzwerken und routet das Paket mit demselben Verfahren weiter – er konsultiert dazu seinerseits seine eigene Routingtabelle und sendet das Paket gegebenenfalls an den nächsten Router oder an das Ziel. Bis zum Endgerät kann das Paket viele Netzwerke und Router durchlaufen. Das Durchlaufen eines Routers wird auch Hop (Sprung) genannt, das Routingverfahren Next Hop Routing.

Ein Router hat dabei für jede seiner Schnittstellen eine eigene IP-Adresse und Netzmaske, die zum jeweiligen Netzwerk gehört. Jedes IP-Paket wird einzeln geroutet. Die Quell- und Zieladresse im IP-Header werden vom Sender gesetzt und bleiben während des gesamten Weges unverändert.

1. Das Netz 127.0.0.0/8 bezieht sich auf den lokalen Computer (loopback address). Aus diesem Netzbereich ist oftmals die Adresse 127.0.0.1 mit dem Hostnamen localhost ansprechbar. Adressen aus diesem Bereich dienen zur Kommunikation eines Client mit einem Server-Prozess auf demselben Computer. Mittels ssh localhost oder ftp 127.0.0.1 können die Server (sshd, ftpd) auf einem lokalen Rechner angesprochen werden, etwa zum Testen / Ausprobieren.
2. Die spezielle Adresse 255.255.255.255 kann neben der höchsten Geräteadresse im Netz ebenfalls als Broadcastadresse verwendet werden. Dadurch ist das Versenden von Broadcasts ohne Kenntnis weiterer Netzwerkparameter möglich. Dies ist für Protokolle wie BOOTP und DHCP wichtig. Damit gibt es drei IP-Adress-Typen:

* Unicast: Senden an einen bestimmten Empfänger im Internet (normale Adressierung).
* Broadcast: Senden an alle Geräte im selben Netzwerk (Subnetz).
* Multicast: Senden an einige Geräte im selben Netzwerk (oder Geräte im MBone-Netzwerk).

Über das weltweit verfügbare Domain Name System DNS können Namen in IP-Adressen (und umgekehrt) verwandelt werden. Der Name www.denic.de ergibt zum Beispiel 81.91.161.19

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