Die IPv4-Adresse (im Folgenden auch kurz als IP-Adresse bezeichnet) ist eine netzweit eindeutige Adresse für einen Rechner. Die 32 bit lange IPAdresse besteht in „dotted decimal notation“ aus vier durch Punkte voneinander getrennten Feldern (z.B.: 164.13.58.63) und unterteilt sich in
- die Netzwerk-ID und
- die Host-ID.
Bit 1 8 | 9 16 | 17 24 | 25 32 | Adresstyp | |
0 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse A | ||
10 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse B | ||
110 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse C | ||
1110 | Multicast-Adresse | Klasse D | |||
IPv4-Adresstypen
Adresstypen
Abhängig von der Art und Größe des Netzwerks bietet TCP/IP zur Adressierung eines einzelnen Endsystems vier verschiedene Unicast-Adresstypen mit zum Teil unterschiedlich langer Netzwerk- und Host-ID an. Zur Unterstützung des Routing wird mit den Bits 1-3 der Netzwerk-ID festgelegt, wie sich die Adresse in Netzwerk-ID und Host-ID aufteilt. Daraus resultiert für Adresstyp A eine maximale Anzahl von 16 Millionen adressierbaren Hosts, während für Typ C 254 adressierbare Hosts zur Verfügung stehen. Die Multicast-Adressierung zur Adressierung einer Gruppe von Endsystemen verwendet den Adresstyp D. Mit Hilfe dieses Adresstyps können unter Verwendung des IGMP-Protokolls logische Prozessorgruppen definiert werden.
Broadcast-Adressierung
IP bietet die Möglichkeit der Broadcast-Adressierung zur Adressierung aller Endsysteme. Es gibt zwei Möglichkeiten, entweder alle IP-Rechner zu adressieren („Limited Broadcast“: 255.255.255.255), oder alle IP-Rechner innerhalb eines bestimmten Netzwerks zu adressieren („Directed Net Broadcast“: z.B. 139.22.255.255).
Subnetzmaske
Zur Unterstützung der Routing-Funktion in größeren Teilnetzwerken besteht die Möglichkeit, die Host-ID nochmals aufzuteilen. Diese Aufteilung kann beispielsweise organisatorisch oder geographisch begründet sein. Durch Angabe der IP-Subnetzmaske (siehe z.B. Kommando BCIN IPSNMASK – LAN-Knoten dynamisch generieren bzw. CREATE-NODE < >,IP-SUBNET-MASK=...) wird die Host-ID in Subnet-ID und Host-ID unterteilt. Die Angabe der Subnetzmaske definiert zum einen die Verwendung des Subnetzwerk-Routing in diesem Netz, zum anderen gibt sie Auskunft über die Anzahl der möglichen Subnetze und der darin enthaltenen Rechner.
Bit 1 8 | 9 16 | 17 24 | 25 32 | Adresstyp | |
0 | Netzwerk-ID | Subnet-ID | Host-ID | Klasse A | |
10 | Netzwerk-ID | Subnet-ID | Host-ID | Klasse B | |
110 | Netzwerk-ID | Subnet-ID/Host-ID | Klasse C | ||
1110 | Multicast-Adresse | Klasse D | |||
IPv4-Adresse mit Angabe einer Subnet-ID gemäß RFC 950
Da innerhalb eines Subnetzwerks mit Ethernet-Adressen gearbeitet wird, stehen für die Zuordnung von Ethernet-Adressen zu IP-Adressen und umgekehrt die TCP/IP-Protokolle ARP (Address Resolution Protocol) und RARP (Reverse ARP) zur Verfügung. Diese beiden Protokolle aktualisieren zyklisch die Routing Information Base (RIB) mit den entsprechenden Adresseinträgen.
Vordefinierte IPv4-Adressen
IPv4-Adresse | Bedeutung |
127.0.0.1 | Loopback-Adresse |
Unterstützte Ein-/Ausgabeformate
Sie können die IPv4-Adressen in „dotted decimal notation“ eingeben.
IPv4-Adressen werden grundsätzlich in „dotted decimal notation“ ausgegeben.
Classless Inter-Domain Routing CIDR
Die 32 Bits einer IPv4-Adresse sind in Netz- und Hostanteil unterteilt. Ursprünglich waren acht Bits für den Netzanteil vorgesehen, was ausreichend war, um 256 Netze mit je ca. 16 Mio. Rechnern darzustellen.
Es wurde schnell deutlich, dass durch wenige Netze mit sehr vielen Rechnern der reale Bedarf nicht abgedeckt werden konnte. Viele Netze mit eher wenigen Rechnern bildeten die Realität besser ab. In der Folge wurde der Netzanteil der IP-Adressen in drei Klassen unterteilt (A, B, und C), die sich durch die Länge des Netzanteils und damit durch die Anzahl der adressierbaren Rechner unterscheiden. Das Dilemma der IP-Adressknappheit wurde dadurch aber nicht gelöst, sondern lediglich auf ein neues Niveau verschoben.
Da Klasse-C-Netze mit 256 Hosts für die meisten größeren Organisationen nicht geeignet sind, muss diesen Organisationen ein Klasse-B-Netzadressraum zugewiesen werden. Die 16384 Klasse-B-Netze waren dann auch schnell vergeben.
Bit 1 8 | 9 16 | 17 24 | 25 32 | Adresstyp | |
0 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse A | ||
10 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse B | ||
110 | Netzwerk-ID | Host-ID | Klasse C | ||
1110 | Multicast-Adresse | Klasse D | |||
IPv4-Adresstypen (Classfull Routing)
Die Anzahl der Netze und Hosts kann mit der Formel 2**n berechnet werden, wobei n die Anzahl der verwendeten Bits angibt. Allerdings handelt es sich bei der Anzahl von Netzen und Hosts um die theoretisch möglich erreichbaren Werte. Tatsächlich sind für spezielle Verwendungen gewisse Bit-Kombinationen nicht zur freien Nutzung verfügbar. So sind in einem Klasse-A-Netz die Localhost-(Loopback-)Adressen gesondert zu behandeln. Folglich ist dieses Netz von dem theoretischen Wert abzuziehen. Bei den Hosts sind die Netzwerk- und die Broadcast-Adresse nicht angebbar. So stehen beispielsweise in einem Klasse-A-Netz nur 126 Netze und 16777214 Hosts zur freien Angabe zur Verfügung.
Classless Interdomain Routing (CIDR) hebt die Klasseneinteilung auf. Die Definition eines Netzes erfolgt durch die Anzahl aufeinanderfolgender, linksbündiger Bitstellen einer IP-Adresse. Man spricht deshalb von der Präfixlänge. Die Notation erfolgt durch das Anhängen von /n an die IP-Adresse. Für die Rechneradressierung innerhalb eines Netzes stehen 32 minus n Bits zur Verfügung. Der Adressraum, der sich aus dem Präfix ergibt, wird als CIDR-Block bezeichnet. Die oben angesprochenen reservierten IP-Adressen gelten auch innerhalb eines CIDR-Blocks. Wegen der Ausnahmen wurden die „Ungefähr“-Angaben zur Anzahl von Netzen und Hosts gemacht.
Bit 1 | n | n+1 | Adresstyp |
| Netzwerk-ID | Host-ID | Classless |
1110 | Multicast-Adresse |
| |
IPv4-Adresstypen (Classless Inter-Domain Routing)
Betrachten wir als Beispiel die Adresse 192.168.200.5. Es handelt sich um eine IP-Adresse eines Klasse-C-Netzes, das maximal 254 Hosts umfasst. Durch eine Subnetzmaske kann dieses Netz weiter unterteilt werden. Mehr als 254 Hosts sind im Klasse-C-Netz allerdings nicht möglich.
Die Beispiel-IP-Adresse würde im CIDR folgender Notation folgen 192.168.200.5/24.
Wie aus der Definition des Classless Inter-Domain Routing folgt, ist die Einteilung in Netzklassen aufgehoben. Die Präfixlänge bestimmt die Netzwerk-Id und somit die Anzahl der verfügbaren Hostadressen im Subnetz.
Bei einer verkürzten Präfixlänge wächst die Anzahl der Hosts, die einem Netz zugeordnet werden können. Reichen die 254 Hosts nicht aus, was genau der Präfixlänge von 24 entspricht, so muss eine verkürzte Präfixlänge verwendet werden. Bei einer Präfixlänge von 23 sind die doppelte Menge, bei einer von 22 die vierfache Menge von Hosts zugeordnet.
Die Classless Netzkonfiguration muss in allen Netzkomponenten durchgeführt werden, insbesondere den Routern.
CIDR-Block, IPv4-Präfix
Der CIDR-Block oder das IPv4-Präfix kann formal beschrieben werden durch:
a.b.c.d/n (auch <IPv4-address>/<IPv4-Präfix-Länge>)
wobei gilt:
a,b,c,d (0..255) und 0<=n<=32, in der Regel ist n > 8
die IPv4-Adresse wird im dotted-Format notiert
/n beschreibt die Präfixlänge
Mit dieser Beschreibung lassen sich Gruppen von IPv4-Adressen beschreiben.
Eine IPv4-Adresse gehört zu demselben CIDR-Block, wenn das IPv4-Präfix der IPv4-Adresse mit dem vorgegebenen IPv4-Präfix übereinstimmt, das heißt wenn die ersten n Bits der binären IPv4-Adresse übereinstimmen.
Das analoge Konzept der IPv6-Präfixe existiert bei IPv6-Adressen.
Ausnahmen von der Regel sind wie immer möglich, so findet man über die Literaturliste einige Information, welchen Organisationen diese /8-CIDR-Blöcke zugeordnet sind.