IPv4 - Internet Protocol Version 4

Die Grundidee von IPv4

IPv4 sorgt dafür, dass Daten von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden können. Dies kann man sich ähnlich wie eine Postadresse bei Briefen vorstellen.

Jedes Gerät im Netzwerk erhält eine eindeutige IP-Adresse.

Aufbau einer IPv4 Adresse

Eine IPv4-Adresse hat eine Länge von 32 Bit. Daher ergibt sich eine Anzahl von 4.294.967.296 Adressen. Die Adresse besteht aus 4 Oktetten zu je 8 Bit, durch einen Punkt getrennt. Jedes Oktett kann durch die 8 Bit einen Wert von 0 – 255 annehmen. Das sind 256 mögliche Werte.

Die Menschenlesbare Form:

• Jedes Oktett wird als Dezimalzahl dargestellt.
• Die führenden Nullen werden weggelassen

192.168.0.1

Die Adresse Technisch in Binär dargestellt:

11000000.01010101.00000000.00000001

IPv4 Adressraum

Grundsätzlich möglich ist ein Adressraum von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255.

Begrenzung durch:

• … die Aufteilung der Adresse in einen Netzwerkanteil und Hostanteil.
• … Bereiche, die festgelegt sind oder nicht existieren.
• … das Abziehen von 2 Adressen für jedes LAN. Eine für die Netzwerkkennung und eine für den Broadcast. (erste und letzte Adresse im LAN)

Reservierte und nicht verfügbare IPv4-Adressen

Hier eine Übersicht der Adressen, die reserviert oder nicht verfügbar sind. In dieser Aufteilung wird bewusst auf die Aufteilung der IP-Adressen in Netzklassen verzichtet.

Die Aufteilung der IP-Adressen in die veralteten Klassen A bis E führt oft zur Verwirrung, weil dies ein veraltetes Prinzip ist. Die fixe Aufteilung in Netzklassen hat heute fast keine praxisrelevante Bedeutung mehr.

Die Größe der Netze wird heutzutage nämlich von der Netzmaske abgeleitet und ist nicht mehr von der IP-Adresse selbst abhängig. Heutzutage wird dafür die Technik der „Variable-Length Subnet Mask“ (VLSM) eingesetzt.

Durch diese Änderung ist jetzt die Angabe der Subnetzmaske zwingend erforderlich. Die Subnetzmaske löst daher das alte Konzept der fixen Netzklassen ab und gibt an, wie groß das Subnetz und die passende Hostanzahl ist. Die Angabe der Subnetzmaske wird mit der CIDR (Classless Inter Domain Routing) Notation an die IP-Adresse angehängt.

Hier eine Übersicht der IP-Adressen:

• Die erste und letzte IPv4-Adresse eines Subnetzes sind reserviert und daher nicht verfügbar.
  • Die erste IPv4-Adresse eines Subnetzes adressiert das Netz und ist somit die Netz-Adresse.
  • Die letzte IPv4-Adresse eines Subnetzes adressiert alle Teilnehmer in dem Netzwerk und ist somit die Broadcast-Adresse.
• Nicht routbare IPv4-Adressen
  • 0.0.0.0/8 (0.0.0.0 bis 0.255.255.255): Standard- bzw. Default-Route im Subnetz (Current Network).
  • 127.0.0.0/8 (127.0.0.0 bis 127.255.255.255): Reserviert für den Local Loop bzw. Loopback. Z.B. wird die 127.0.0.1 als loopback Standardadresse verwendet.
• Private IPv4-Adressen
  • 10.0.0.0/8 (10.0.0.0 bis 10.255.255.255): Reserviert für die Nutzung in privaten Netzwerken. Nicht im Internet routbar.
  • 172.16.0.0/12 (172.16.0.0 bis 172.31.255.255): Reserviert für die Nutzung in privaten Netzwerken. Nicht im Internet routbar.
  • 192.168.0.0/16 (192.168.0.0 bis 192.168.255.255): Reserviert für die Nutzung in privaten Netzwerken. Nicht im Internet routbar.
  • 169.254.0.0/16 (169.254.0.0 bis 169.254.255.255): Linklocal Adresses für IPv4LL (APIPA - Automatic Private IP Addressing).
• Class D (Multicast)
  • 224.0.0.0 bis 239.255.255.255: Nicht im Internet, sondern nur lokal in den eigenen Netzen routbar.
• Class E (reservierte Adressen)
  • 240.0.0.0 bis 255.255.255.255: Alte IPv4-Stacks, die nur mit Netzklassen arbeiten, kommen damit nicht klar.

Die IP-Adressen, die hier nicht genannt wurden, sind öffentliche Adresse und sollten im Internet weltweit nutzbar und erreichbar sein. Diese müssen allerdings beantragt und zugeteilt werden.

Vergabe von offiziellen IP-Adressen

• IPv4-Adressen sind begrenzt
• Sie müssen offiziell beantragt und zugeteilt werden.
• IPv4-Adressraum wurde in Regionen aufgeteilt.
• Durch unbedachte vergabe werden die IP-Adressen heutzutage knapp.
• Regional Internet Registries (RIR) vergeben IP-Adressen.

Die fünf Regional Internet Registries (RIR)

1. ARIN (American Registry for Internet Numbers) – für Nordamerika.
2. RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre) – für Europa, Naher Osten und Teile von Zentralasien.
3. APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) – für Asien und den Pazifikraum.
4. LACNIC (Latin American and Caribbean Network Information Centre) – für Lateinamerika und die Karibik.
5. AFRINIC (African Network Information Centre) – für Afrika.