IP-Adresse (IPv4)
Diese Definition basiert auf dem Internet-Protokoll Version 4 (IPv4). Unter Internet Protocol Version 6 (IPv6) finden Sie eine Beschreibung der neueren 128-Bit-IP-Adresse. Beachten Sie, dass das hier beschriebene System von IP-Adressklassen zwar die Grundlage für die Zuweisung von IP-Adressen (Internet-Protokoll-Adresse) bildet, heute jedoch im Allgemeinen durch die Verwendung der CIDR-Adressierung (Classless Inter-Domain Routing) umgangen wird.
In dem immer noch am weitesten verbreiteten Internet-Protokoll IPv4 wird eine IP-Adresse von einer 32-Bit-langen Nummer definiert. Diese wird für das Senden und Empfangen von Paketen über das Internet genutzt.
Wenn Sie eine HTML-Seite anfordern oder eine E-Mail senden, nimmt der Internetprotokollteil von TCP/IP Ihre IP-Adresse in die Nachricht auf (eigentlich in jedes der Pakete, falls mehr als eines erforderlich ist). Er sendet sie an die IP-Adresse, die durch Nachschlagen des Domain-Namens im Uniform Resource Locator (URL) ermittelt wird, den Sie angefordert haben, oder in der E-Mail-Adresse, an die Sie eine Nachricht senden. Der Empfänger am anderen Ende sieht die IP-Adresse der Anfrage oder des E-Mail-Absenders, kann entsprechend reagieren und die Antwort an die eingehende IP-Adresse übermitteln.
Eine IPv4-Adresse besteht aus zwei Teilen: Der vordere Teil identifiziert ein Netzwerk im Internet, der zweite Teil definiert ein bestimmtes Endgerät in diesem Netzwerk. Im Internet selbst wird nur der erste Teil (der das jeweilige Ziel- oder Absendenetzwerk definiert) von den Routern verarbeitet.
Der Netzwerk-Teil der IP-Adresse
Das Internet besteht aus zahlreichen individuellen Netzwerken, die miteinander verbunden sind. Das Internet-Protokoll (IP) definiert Regeln, wie ein Netzwerk mit jedem anderen Netzwerk kommunizieren kann (oder wie sich Nachrichten an alle Netzwerke schicken lassen). Jedes Netzwerk muss seine eigene Adresse im Internet kennen und die Adresse jedes Netzwerks, mit dem es kommunizieren möchte.
Um Teil des Internets zu sein, muss eine Organisation eine Internet-Netzwerk-Nummer besitzen, die es vom Network Information Center (NIC) erhalten kann. Diese einzigartige Nummer wird jedem Paket beigefügt, das vom Netzwerk aus übers Internet übertragen wird.
Der lokale oder Host-Teil der IP-Adresse
Um die Daten an einen spezifischen Endpunkt zu schicken, ist zusätzlich zur Netzwerkadresse auch die Adresse des spezifischen Hosts notwendig, der eine Nachricht senden oder empfangen soll. Die IP-Adresse besteht also aus einer einmaligen Netzwerk-Nummer und einer, ebenfalls im lokalen Netzwerk einmaligen, Nummer, die den jeweiligen Endpunkt definiert. Diese Host-Nummer wird auch lokale Adresse oder Maschinenadresse genannt.
Ein Teil dieser lokalen Adresse kann ein Subnetzwerk oder eine Subnet-Adresse identifizieren. Dank dieser Funktion lassen sich auch Endpunkte in Netzwerken genau definieren, selbst wenn diese in mehrere physische Subnetzwerke unterteilt sind (etwa um eine große Anzahl von Endpunkten zu verwalten).
IP-Adressklassen und ihre Formate
Netzwerke können in ihrer Größe variieren, weswegen es vier verschiedene Formate oder Klassen gibt, die sich für die Zuordnung von IP-Adressen nutzen lassen.
Adressen der Klasse A werden für große Netzwerke mit zahlreichen Endpunkten genutzt. Sie bieten ein Maximum von 16.777.214 einzigartigen IP-Adressen.
Adressen der Klasse B kommen in mittleren Netzwerken zum Einsatz. Es können maximal 65.534 einzigartige IP-Adressen zugeordnet werden.
Klasse C ist für kleinere Netzwerke gedacht. Hier können bis zu 254 Netzwerkadressen vergeben werden.
Klasse D ist für den Multicast-Einsatz vorbehalten und sollte entsprechend nicht im LAN verwendet werden.
Die ersten Bits jeder IP-Adresse geben an, welches der Adressklassenformate sie verwendet. Die Adressstrukturen sehen wie folgt aus:
Klasse A
| 0 | Netzwerk (7 Bits) | Lokale Adresse (24 Bits) |
Klasse B
| 10 | Netzwerk (14 Bits) | Lokale Adresse (16 Bits) |
Klasse C
| 110 | Netzwerk (21 Bits) | Lokale Adresse (8 Bits) |
Klasse D
| 1110 | Multicast-Adresse (28 Bits) |
Eine IPv4-Adresse wird normalerweise in vier Dezimalnummern dargestellt, jede Nummer ist acht Bit lang. Diese vier Nummern werden durch Punkte unterteilt, die Bezeichnung dafür lautet Dotted Quad Notation oder (seltener) Dot-Adresse. In einem Klasse-A-Netzwerk wären die Nummern wie folgt aufgebaut: Netzwerk.Lokal.Lokal.Lokal. In einem Klasse-C-Netzwerk wäre die Verteilung Netzwerk.Netzwerk.Netzwerk.Lokal. IP-Adressen werden normalerweise mit einem oder mehreren Namen gekoppelt, den Domain-Namen.
Aufgrund des starken Wachstums des Internets gehen die IPv4-Adressen zur Neige. Abhilfe schafft der Nachfolger IPv6, der inzwischen immer häufiger anzutreffen ist. IPv6 ermöglicht die Nutzung von bis zu 128 Bit großen IP-Adressen, statt der IPv4-Limitierung von 32 Bit. Bis der Umstieg auf IPv6 komplett erfolgt ist, wird aber noch einige Zeit ins Land gehen. Eine gängige Alternative zur Abwehr der Adressverknappung im Bereich IPv4 ist daher das bereits erwähnte Classless Inter-Domain Routing, kurz CIDR.
Zusammenhang zwischen IP-Adresse und physischer Adresse
Die physische Adresse eines Endpunkts kann sich von der IP-Adresse unterscheiden. Ein typisches Beispiel dafür ist die 48-Bit lange Ethernet-Adresse. TCP/IP enthält daher das Adress Resolution Protokoll (ARP), mit dem sich IP-Adressen innerhalb eines Netzwerks den passenden Geräteadressen zuordnen lassen. Diese Datenbank ist auch als ARP-Cache bekannt.
Statische oder dynamische IP Adressen
Die oben genannten Szenarien gehen davon aus, dass IP-Adressen fest, also statisch, einem Endpunkt zugeordnet werden. Tatsächlich werden aber viele IP-Adressen dynamisch aus einem Pool vergeben. Viele Unternehmensnetzwerke und Internet-Provider nutzen so den vorhandenen Vorrat an IP-Adressen besser aus, etwa indem sie die verfügbaren Adressen immer wieder neu zuordnen.
Damit können Endpunkte mit IP-Adressen versorgt werden, selbst wenn der Pool der Nutzer den Pool der zur Verfügung stehenden Adressen übersteigt – zumindest solange nicht alle Nutzer gleichzeitig im Netzwerk aktiv sind.
