Netzwerkadressen im Internet - Teil 1

Um eine Kommunikation zwischen Computern im Internet sicherzustellen, muß jeder mit dem Internet verbundene Rechner eindeutig identifizierbar sein. Das wird erreicht, indem man an die Schnittstelle zum Internet (meist ein Modem, ISDN-Adapter, Netzwerk-Adapter o.ä.) eine weltweit einmalige Adresse vergibt. Wird dann von dieser Adresse ein Datenpaket angefordert, ist es für das IP-Protokoll kein Problem, das Datenpaket an diese Adresse zuzustellen. Die Internet-Adressen kann man sich deshalb nicht beliebig aussuchen, sondern sie werden um die Einzigartigkeit sicherzustellen zentral vergeben. Wer z.B. eine eigene Domäne besitzt, ist auch Besitzer einer solchen einmaligen Adresse, an der dann zu jeder Zeit die Domäne gefunden werden kann. Wer eine Standleitung ins Internet hat, braucht auch eine Adresse. Wer sich nur mittels Modem/ISDN-Adapter/DSL etc. vorübergehend ins Internet einwählt, bekommt für die Dauer der Verbindung eine Adresse dynamisch aus einem Adressen-Pool des Providers zugewiesen. Ist der Adressen-Pool des Providers ausgeschöpft, kann er keine weiteren Rechner mit dem Internet verbinden.

Aufbau der Adressen

Im Internetprotokoll werden Adressen von Rechnern, die mit dem Internet verbunden sind, in vier einzelnen Bytes dargestellt. Diese Adressen-Bytes sind in der Darstellung jeweils durch einen Punkt voneinander getrennt:

BYTE.BYTE.BYTE.BYTE

Ein Byte besteht dabei aus acht Bit. Ein Bit kann als kleinste digitale Einheit zwei Zustände wiedergeben: 0 und 1. Daraus ergibt sich, daß mit einer Adressierung aus den vier Byte eine feste Anzahl von Adressen definiert werden kann. Der Wertebereich erstreckt sich also in binärer Darstellung (ebenfalls durch Punkte voneinander getrennt) von mininal:

00000000.00000000.00000000.00000000

bis maximal

11111111.11111111.11111111.11111111

Diese Spanne gibt jedoch nur einen theoretischen maximalen Bereich wieder. Durch verschiedene Ausnahmen und Einschränkungen stehen nicht alle möglichen Adressen wirklich für die Nutzung zur Verfügung. Auf die Einschränkungen wird im folgenden ebenfalls eingegangen.

Die Trennung in vier Blöcke wird auch bei Darstellung in anderen Zahlensystemen beibehalten. In Dezimalzahlen ausgedrückt kann ein Byte dabei maximal den Wert von 255 annehmen, denn nur soviel kann mit 8 Bit kodieren. Von rechts nach links gezählt beginnt die Kodierung der Bytes beim ersten Bit mit 0 bzw. 1. Auf dem Weg nach links verdoppelt sich der Wert des Bits jedesmal, bis an der achten Stelle schließlich das Bit für dezimal 128 steht. Die acht Bits werden von Null ab hochgezählt.

128  64  32  16  8  4  2  1  sind die Werte des jeweiligen Bits in einem Byte

 7      6    5    4   3  2  1  0  jeweilige Stelle des Bits innerhalb des Bytes.

Das Bit an Stelle 4 stellt also dezimal die Zahl 16 dar, das Bit 6 steht für dezimal 64. Gerade Zahlen haben im ersten Bit (0) immer die Null, ungerade Zahlen immer die Eins. Zahlen, die nicht durch Setzen eines einzelnen Bits kodiert werden können, ergeben sich aus Addition der einzelnen kodierten Zahlen (deren Bits entsprechend gesetzt werden). Beispiele:

Die dezimale 1 sieht binär also so aus: 00000001 (denke daran, daß Bits von rechts nach links gezählt werden).

Die dezimale 2 entsprechend binär so: 00000010

Der Wert 3 ergibt sich aus den gesetzten Bits 1+2: 00000011

Der Wert 89 ergibt sich aus 64+16+8+1: 01011001

Alle Bits gesetzt ergibt 255: 11111111

Daraus ergibt sich zur Darstellung in dezimalen Zahlen in vier aufeinanderfolgenden und durch Punkte voneinander getrennte Bytes der theoretisch maximal mögliche Adressbereich von

0.0.0.0

bis

255.255.255.255

Klassifizierung der Adressen

Da die Adressen nicht nur die einzelnen Rechner weltweit der Reihe nach durchnumerieren sollen können, teilt man die vier Byte in einen (vorderen) Teil, der ein ganzes Netzwerk bezeichnet und einen (hinteren) Teil, der einen bestimmten Rechner (im weiteren Verlauf HOST genannt) identifiziert. Dazu hat man bestimmte Bereiche für Netze festgelegt, die man Klassen nennt.

Die ersten beiden Einschränkungen

Per Definition steht 0.0.0.0 für ein ganzes Netzwerk und 255.255.255.255 für den sogenannten Broadcast. Eine Internetadresse, deren letztes Byte Null ist, kann kein Host sein, sondern steht für ein komplettes (Teil-) Netz des Internet. Eine Internetadresse, deren Bytes aus dem Anteil der Host-Identifikation 255 sind, kann ebenfalls kein Host sein, sondern steht für einen Broadcast an alle Hosts des kompletten Netzes.

Die festgelegten Klassen von Internet-Adressen

Identifiziert werden die Klassen danach, wieviele Bits aus dem linken Byte / den linken Bytes für die Kodierung des Netzes zur Verfügung stehen, bzw. wieviele Bits aus den rechten Bytes für die Hosts übrig bleiben. Falls sich das unverständlich anhört, kann man sich das wie den Aufbau einer normalen Telefonnummer vorstellen: die Vorwahl (linke Bytes) bezeichnet den Ort (das OrtsNETZ) und die Teilnnehmernummer innerhalb des Ortes (rechte Bytes) steht für den einzelnen Anschluß (den Host).

Mit der Unterteilung in Klassen kann man steuern, ob man lieber ein großes Netz mit vielen Hosts haben möchte oder viele kleine Netze mit wenigen Hosts.

Die Klasse-A Netze

Dieser erste Bereich erstreckt sich theoretisch von:

1.0.0.1

bis

127.254.254.254

Um sich klar zu machen, was genau gemeint ist, sollte man wieder die binäre Darstellung wählen:

Das erste Byte des Netzes 1 sieht so aus: 00000001, das von Netz 127 so: 01111111. Das äußerst linke Bit (Bit 7) bleibt in einem Klasse A Netz also immer NULL. Nur das äußerst linke Byte wird dabei für die Bezeichnung des Netzes verwendet. Die drei rechts von ihm liegenden Bytes werden für die Identifizierung der einzelnen Hosts herangezogen.

Es gibt insgesamt 126 (! siehe Einschränkungen) Klasse-A Netze, die jeweils maximal 254 hoch 3 (= 16.387.064) Hosts haben können:

 1.Byte        2.Byte      3.Byte      4.Byte

Netzanteil.Hostanteil.Hostanteil.Hostanteil

Beispiel:

62.115.23.219 = Im Netz 62 Host 115.23.219

dasselbe in binärer Schreibung

00111110.01110011.00010111.11011011

Die nächsten Einschränkungen

Die Adresse 127.0.0.1 steht immer für den lokalen Host, also der, an dem man gerade sitzt und arbeitet. Er wird meist localhost und / oder loopback genannt. Dabei handelt es sich nebenbei um eine äußerst großzügige Verschwendung, denn in der Folge steht das gesamte 127er Netz nicht mehr für Adressierung zur Verfügung! D.h. die oben genannte Adresse 127.254.254.254 ist im Internet illegal. Adressen aus diesem Netz 127 können im Internet nicht eingerichtet und erreicht werden, da Datenpakete an sie per Definition nicht weitertransportiert werden. Beim ersten Router, dem sie begegnen, werden sie fallengelassen d.h. gelöscht.

Die Klasse-B Netze

Der zweite Bereich erstreckt sich von:

128.1.0.1

bis

191.254.254.254

Das erste Byte eines Klasse-B Netzes hat also immer das äußerst linke Bit gesetzt, das zweite von links hingegen ist immer Null: das erste Byte des Netzes 128 sieht so aus: 1000000, das von Netz 191 so: 10111111. Man sieht, das sich Bit 7 und 6 nicht verändern, sondern lediglich die Bits von 0 bis 5 inklusive. Für ein Klasse-B Netz wird außerdem das zweite Byte für die Netzwerkidentifikation zusätzlich herangezogen.

    1.Byte      2.Byte      3.Byte      4.Byte

Netzanteil.Netzanteil.Hostanteil.Hostanteil

Man kann auf diese Weise und unter Berücksichtigung der vorgenannten Einschränkungen 15256 Netze mit 254 hoch 2 ( = 64.516) Hosts definieren.

Beispiel:

153.153.153.99 = Im Netz 153.153 der Host 153.99

dasselbe in binärer Schreibung:

10011001.10011001.10011001.01100011

Die Klasse-C Netze

Das erste Byte von links eines Klasse-C Netzes benutzt die ersten drei Bit von links zur Darstellung der Klasse, unter Zuhilfenahme der drei linken Bytes zur Darstellung des Netzes.

   1.Byte      2.Byte      3.Byte       4.Byte

Netzanteil.Netzanteil.Netzanteil.Hostanteil

Damit lassen sich Netze im Berich von

192.1.0.1

bis

223.254.254.254

darstellen. Man sollte zweckmäßigerweise wieder die binäre Darstellung heranziehen. Das erste Byte von links der Klasse C sieht so aus: 11000000, das letzte mögliche linke Byte so: 11011111. Immer sind die zwei äußerst linken Bit gesetzt. Das dritte Bit von links ist immer Null und bringt innerhalb der Klasse die Unterscheidung, ob das Netz < 224 oder >= 224 ist. Ist das dritte Bit Null und die zu kodierende Zahl < 224 ist es ein Klasse-C Netz, ist es Eins  und wird die zu kodierende Zahl deshalb >= 224 wird es ein Klasse-D Netz. Diese Unterteilung in Klassen muß man sich merken, wir werden später bei den Subnetzen wieder darauf zu sprechen kommen. Dann wird dieses Verständnis gebraucht.

Wir haben jetzt im Bereich der Klasse-C 2.129.028 Netze mit jeweils 254 Hosts.

Beispiel:

220.45.197.18 = Im Netz 220.45.197 der Host 18

dasselbe wieder in binärer Schreibung:

11011100.00101101.11000101.00010010

Von Klasse-A nach Klasse-C haben also die Anzahl der möglichen Netze zugenommen, die Anzahl der Hosts jedoch abgenommen.

Die Klasse-D Netze.

Bei dieser Klasse handelt es sich um sogenannte Multicast-Adressen. Sie werden nicht für einzelne Hosts bzw. Netze vergeben, können deshalb hier vernachlässigt werden. Es handelt sich um den Bereich:

224.0.0.1

bis

239.254.254.254

Solche Adressen werden z.B. für die Installation von vielen Hosts gleichzeitig verwendet (z.B. Installation eines Images auf viele Maschinen gleichzeitig (z.B. durch Norton Ghost von Symantec)) bzw. von DNS-Servern o.ä. benutzt. Es wird nicht wie beim Broadcast an ein komplettes Netz gesendet, sondern an einen definierten Teil (obwohl man nat. auch das gesamte Netz definieren kann - nur, dann hätte man gleich einen Broadcast senden können).

Die Klasse-E Netze zwischen 240.0.0.1 und 255.254.254.254

Sie sind für das Internet Activity Board IAB reserviert und werden m.W. nicht vergeben.

Die anderen Einschränkungen

Es gibt noch ein paar reservierte Netzbereiche, die bisher unerwähnt blieben. Es handelt sich um Netze, deren Datenpakete (die ja als Sender- bzw. Empfängerangabe immer die Adresse enthalten) im Internet nicht weitergeleitet werden. Durch die Nutzung dieser Adressräume kann man Adresskonflikte durch doppelte Internet-Adressen vermeiden wenn man sich direkt mit dem Internet verbindet. Wer also ein eigenes kleines Netz betreibt und aus diesen Rechnern über eine gemeinsame Leitung auf das Internet zugreift, hat dann am wenigsten Probleme wenn er für seine Rechner im privaten Netz nur solche reservierte Adressen benutzt.

In der Klasse-A ist es das Netz 10.Hostanteil.Hostanteil.Hostanteil

In der Klasse-B sind es die Netze 172.16.Hostanteil.Hostanteil bis 172.31.Hostanteil.Hostanteil

In der Klasse-C sind es 192.168.0.Hostanteil bis 192.168.254.Hostanteil

Wer ein Netzwerk mit Adressen betreibt, die jemand anders gehören, hat kein Problem, solange er sein Netz nicht mit dem Internet verbindet. Wer sein Netz mit fremden (= bereits vergebenen) Adressen doch direkt ins Internet möchte hat aber nur die Wahl entweder sein Netz auf nicht-geroutete Adressbereiche umzukonfigurieren oder noch freie Adressen zu beantragen und mit diesen dann sein Netz entsprechend anzupassen. Die Adressen selbst werden übrigens langsam knapp. In der nächsten Version des Internetprotokoll (IPv6) wird die Zahl der möglichen Adressen deshalb drastisch erhöht: Für jeden Menschen stehen dann 6,5 * 10 hoch 28 Adressen zur Verfügung. Also 650000000000000000000000000000 Adressen pro Mensch. Das sollte dann wirklich reichen.

Verständnistest

Zu welcher Klasse gehören die Adressen? Was ist Netzanteil, was Hostanteil? Ist die Adresse korrekt für einen Host? (Jeweils unter Berücksichtigung der Standard-Subnetzmaske des jeweiligen Netzes.)

a) 126.254.8.254

b) 192.186.200.62

c) 62.34.249.0

d) 278.14.100.32

Auflösung weiter unten am Ende der Seite

Das nächste Kapitel beschäftigt sich mit der Unterteilung größerer Netze in ein oder mehrere Teilnetze, den sogenannten Subnetzen: Netzwerkadressen im Internet - Teil 2

© Schulze-EDV-Service 2000. http://www.schulze-edv.de

Zurück zu den FAQ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Auflösung:

a) Korrekt. Es handelt sich um ein Klasse-A Netzwerk (126). Der Host ist 254.8.254

b) Korrekt. Es handelt sich um ein Klasse-C Netzwerk (192.186.200). Der Host ist 62

c) Nicht korrekt. Es handelt sich um das komplette Klasse-A Netz 62. (Wg. letztes Byte = NULL)  Die Adresse ist insofern sinnlos, es kann sich nicht um die Adresse eines einzelnen Host handeln. (Korrekt müsste die Bezeichnung für das Netz 62.0.0.0 sein, weil wir die Standard Subnetzmaske vorausgesetzt haben.)

d) Nicht korrekt. Ein größerer Wert als 255 kann mit 8 Bit nicht dargestellt werden. Die Adresse 278.14.100.32 ist also unmöglich, bzw. gibt es nur in Hollywood-Filmen ;-)

 Nach oben

Netzwerkadressen im Internet - Teil 2