Ports, Pakete, Protokolle

TCP/IP im Detail

Im Internet werden über ein dutzend Protokolle verwendet, um Daten zwischen den Rechnern auszutauschen. Was passiert da im einzelnen? Wie gelangen Daten überhaupt rund um die Welt? Was ist in den Datenpakten alles enthalten? Kann man da reingucken? - Ja man kann und noch viel mehr... Von Burkhard Müller.

IP-Adressen
Die grundlegende Bedeutung von IP-Adressen wurde schon in einem anderen Artikel beschrieben. Sie dienen dazu, einen Rechner in einem Teilnetzwerk (Subnet) zu adressieren. Man muss sich vorstellen, dass das Internet aus vielen kleinen einzelnen Netzwerken besteht, die miteinander verbunden sind. Um dort einen Host (Rechner) zu finden, muss man das Subnet und die Adresse des Hosts im Subnet angeben. Genau das spiegelt eine IP-Adresse wider. Sie besteht aus zwei Teilen: Einem Subnet-Anteil gefolgt von einem Host-Anteil. IP-Adressen sind immer 32 Bit breit, zum Beispiel 192.168.0.2, wobei jede der vier Zahlen maximal 8 Bit breit ist und Oktett heisst (dazu gleich mehr).


Eine IP-Adresse besteht aus vier Dezimalzahlen (Oktette) getrennt durch Punkte und ist 32 Bit breit (Quelle: Microsoft Corp.).

Wie viele Bits für den Netzwerk-Anteil und wie viele für den Host-Anteil verwendet werden, legen sogenannte Klassen fest.

IP-Klassen
Bei einem Klasse-A-Netzwerk wird nur das erste Oktett für den Subnet-Anteil verwendet, mit den verbleibenden 24 Bit wird der Host adressiert. Die ersten Bits lauten 01. Da weder der Hostanteil noch der Subnet-Anteil nicht nur aus Nullen oder Einsen bestehen darf (sie dienen speziellen Zwecken), lautet der kleinste Subnet-Anteil 1 und der größte 127. 127 ist eine weitere Ausnahme: IP-Adressen, die mit 127 beginnen, werden nur intern verwendet, zum Beispiel die sogenannte Loopback-Adresse 127.0.0.1, die zum Testen des TCP/IP-Stacks dient. Insgesamt verbleiben 126 Subnets der Klasse A. Das ist sehr wenig. Dafür aber gibt es pro Subnet (2 ^ 24) –2 = 16 777 214 Hosts! Solche Netzwerke bekommen nur sehr große Firmen zugeteilt. Auch hier sind wieder die beiden Spezialfälle – der Host-Anteil darf nicht nur aus Nullen oder Einsen bestehen – abzuziehen. Ein Klasse-A-Netzwerk erkennen Sie also daran, dass das erste Oktett zwischen 1 und 126 liegt.


Klasse-A-Adressen verwenden nur das erste Oktett für den Netzwerkanteil (Quelle: Microsoft Corp.).

Bei Klasse-B-Netzen werden die ersten beiden Okette zur Adressierung des Subnets verwendet. Damit lassen sich 2 ^ 14 = 16384 Subnets und (2 ^ 16) – 2 = 65 534 Hosts darstellen. Die ersten beiden Bits des Subnet-Anteils lauten immer 10: Ein Klasse-B-Netzwerk erkennen Sie also daran, dass das erste Oktett zwischen 128 und 191 liegt.


Klasse-B-Adressen verwenden die ersten zwei Oktette für den Netzwerkanteil (Quelle: Microsoft Corp.).

Die kleinsten Netzwerke sind die Klasse-C-Netze. Sie verwenden die ersten drei Oktette für den Subnet-Anteil und nur 8 Bit für den Host-Anteil, wobei die drei ersten Bit immer 110 lauten. Damit gibt es 2 ^ 21 = 2 097 152 Subnets mit je 254 Hosts.


Klasse-C-Adressen verwenden die ersten drei Oktette für den Netzwerkanteil (Quelle: Microsoft Corp.).

Die folgende Tabelle fasst die Werte zusammen:

Klasse Anfang binär Ende binär Anfang dezimal Ende dezimal
A 0000 0001 0111 1111 1 127
B 1000 0000 1011 1111 128 191
C 1100 0000 1101 1111 192 224
D - - 224 224
E - - 240 -


Weder im Subnet- noch im Host-Anteil dürfen alle Bits 0 oder 1 sein. Sind im Host-Anteil alle Bits 0, so ist das die Subnet-Adresse – damit lässt sich kein Host ansprechen. Sind alle Bits 1, nennt man das Broadcast-Adresse. Damit werden alle Host im Subnet angesprochen.

Private IP-Adressbereiche
Wenn ein Subnet oder ein LAN nicht an das Internet angeschlossen ist, können beliebige Adressen Verwendung fnden. Besteht aber ein Verbindung, müssen intern bestimmte IP-Adressen eingesetzt werden - die privaten IP-Adressen. Diese gelten nur in abgeschlossenen Netzwerken und sind nicht über das Internet erreichbar – sie werden nicht geroutet. Dazu gleich noch etwas mehr.
Für jede Klasse gibt es einen privaten Bereich:

Adressraum Bereich
10.0.0.0/8 10.0.0.1 bis 10.255.25.254
172.16.0.0./12 172.16.0.1 bis 172.31.255.254
192.168.0.0/16 192.168.0.1 bis 192.168.255.254


Die Zahl nach dem Schrägstrich gibt die Anzahl Bits an, die das Subnet bestimmen.
Die zweite wichtige Angabe ausser der IP-Adresse ist die Subnet-Maske. Mit ihr wird das Subnet festgelegt, in dem sich der Host befindet. Um Subnet-Masken zu verstehen, muss man allerdings binäre Zahlen kennen...

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