IP

Das Internet Protocol (IP) bildet die Grundlage der Datenübertragung im Internet. Es arbeitet auf Ebene 3 des OSI-Modells, der Vermittlungsschicht. Als verbindungsloses Protokoll regelt es die Adressierung von Geräten, die Aufteilung in Subnetze und verschiedene Adresstypen. Es unterstützt sowohl IPv4 als auch IPv6.

Adressierung

IPv4

IPv4-Adressen sind 32 Bit lang und werden als vier durch Punkte getrennte Dezimalzahlen dargestellt, beispielsweise 192.168.1.1. Der begrenzte Adressraum umfasst etwa 4,3 Milliarden mögliche Adressen, die 2011 erschöpft waren. Jede IPv4-Adresse besteht aus einem Netzwerk- und einem Hostsegment. Historisch waren IPv4-Adressen in feste Klassen (A-E) unterteilt, die heute durch das flexiblere CIDR-System abgelöst sind.

IPv6

IPv6-Adressen sind 128 Bit lang und bestehen aus acht durch Doppelpunkte getrennten Gruppen von je vier hexadezimalen Ziffern, zum Beispiel 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Durch Null-Kompression kann dies auch als 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334 geschrieben werden. Dies ermöglicht nahezu unbegrenzte Adressen (etwa 340 Sextillionen) sowie effizienteres Datenrouting und verbesserte Paketverarbeitungsfunktionen. Eine IPv6-Adresse gliedert sich in drei Teile:

• Netzwerk-Identifikator: identifiziert das globale Netzwerk (erste 48 Bit)
• Subnetz-Identifikator: identifiziert ein lokales Subnetz (folgende 16 Bit)
• Interface-Identifikator: identifiziert ein spezifisches Gerät (letzte 64 Bit)

IPv6 unterstützt die automatische Konfiguration durch SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration), was DHCP-Server überflüssig macht.

Subnetzmaske und CIDR

Die Subnetzmaske teilt ein IP-Netzwerk in kleinere Subnetze auf. Classless Inter-Domain Routing (CIDR) ermöglicht eine flexible Adressierung ohne starre Klassengrenzen. Die CIDR-Notation gibt die Anzahl der führenden Einsen in der Subnetzmaske an, beispielsweise 192.168.1.0/24 bedeutet 24 Bit für den Netzwerkteil. Variable Length Subnet Mask (VLSM) erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Subnetzmasken innerhalb desselben Netzwerks für eine noch feinere Aufteilung.

Adressraum-Management

Der Adressraum wird von der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) hierarchisch verwaltet: IANA → Regional Internet Registries (RIRs) → Local Internet Registries (LIRs) → Endnutzer.

Privater Adressraum ist nicht im Internet routbar und nur innerhalb eines lokalen Netzwerksegments erreichbar. Dazu gehören:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255 (/8) - Klasse A
• 172.16.0.0 – 172.31.255.255 (/12) - Klasse B
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255 (/16) - Klasse C

Öffentlicher Adressraum ist im gesamten Internet eindeutig und routbar. Network Address Translation (NAT) übersetzt private Adressen in öffentliche Adressen für den Internetzugang.

Adresstypen

IP-Adressen unterstützen verschiedene Typen für die Kommunikation:

• Unicast: 1-zu-1 Kommunikation, adressiert ein einzelnes Gerät (beide Versionen)
• Multicast: 1-zu-viele Kommunikation, adressiert eine definierte Host-Gruppe (beide Versionen)
• Broadcast: 1-zu-alle Kommunikation, adressiert alle Geräte im lokalen Netz (nur IPv4)
• Anycast: 1-zum-nächsten Kommunikation, adressiert das nächstgelegene Gerät einer Gruppe (nur IPv6)
• Hinweis: Loopback-Adressen 127.0.0.1 (IPv4) und ::1 (IPv6) für Selbsttest

Historische IPv4-Klassen

IPv4-Adressen sind historisch in Klassen unterteilt, die den Adressbereich definieren:

1. Klasse A: 0.0.0.0 – 127.255.255.255 (/8)
2. Klasse B: 128.0.0.0 – 191.255.255.255 (/16)
3. Klasse C: 192.0.0.0 – 223.255.255.255 (/24)
4. Klasse D: 224.0.0.0 – 239.255.255.255 (Multicast)
5. Klasse E: 240.0.0.0 – 255.255.255.255 (Reserviert)

Diese Klassen sind heute durch das flexiblere CIDR-System ersetzt, bleiben aber für historisches Verständnis relevant.