Adressierung

TCP/IP bezeichnet das Kommunikationsprotokoll im Internet. In der TCP/IP-Protokollfamilie übernimmt das TCP den Transport der Daten, die Datenflusssteuerung und ergreift Maßnahmen bei einem Datenverlust (falls das Paket nicht ankommt). Die Funktionsweise des TCP besteht darin, den Datenstrom von den Anwendungen zu trennen, mit einem Header zu versehen und an das Internet Protocol (IP) zu übergeben. Beim Empfänger werden die Datenpakete sortiert und wieder zusammengesetzt. Die Adressierung im Internet wird mit Hilfe des Protokolls IP (Internet Protocol) durchgeführt. Aktuell verwendet man die Version IPv4 (32 Bit), die nach und nach von der Version IPv6 (128 Bit) abgelöst werden wird. Beide Protokolle werden voraussichtlich lange gleichzeitig im Einsatz sein. Grund für IPv6 ist vor allem der inzwischen zu klein gewordene Adressenkreis, der mit IPv4 angesprochen werden kann. In diesem Kapitel erfahren Sie außerdem Näheres zum Begriff MAC Adresse.

Kommunikation

Wie kommunizieren nun Computer oder andere Peripheriegeräte in einem Netzwerk miteinander? Sie benötigen jedenfalls eine gemeinsame Sprache, d. h. ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll. Dieses Kommunikationsprotokoll ist plattformunabhängig und wird TCP/IP genannt. TCP/IP ist die Abkürzung für Transmission Control Protocol und Internet Protocol. TCP/IP ist eine Protokoll-Kombination und besteht daher aus zwei Protokollen:

• TCP (verantwortlich für den Transport der Daten)
• IP (Adressierung im Netzwerk)

TCP - Transmission Control Protocol

In der TCP/IP-Protokollfamilie übernimmt TCP den Transport der Daten, die Datenflusssteuerung und ergreift Maßnahmen bei einem Datenverlust (falls das Paket nicht ankommt). Die Funktionsweise von TCP besteht darin, den Datenstrom von den Anwendungen aufzuteilen, mit einem Header zu versehen und an das Internet Protocol (IP) zu übergeben. Beim Empfänger werden die Datenpakete sortiert und wieder zusammengesetzt.

IP - Internet Protocol

Das Internet Protocol, kurz IP, wird im Zusammenhang mit der Protokollfamilie TCP/IP genannt und verwendet. Die Hauptaufgabe besteht darin, Datenpakete zu adressieren und in einem verbindungslosen, paketorientierten Netzwerk zu vermitteln (Routing). Dazu haben alle Stationen und Endgeräte eine eigene Adresse im Netzwerk. Das Internet Protocol dient nicht nur zur Identifikation, sondern auch zum Erkennen eines Teilnetzes, in dem sich eine Station befindet.

Als Internet wird jedes Netzwerk bezeichnet, dass dieses Protokoll verwendet.

TCP/IP

Vorteile von TCP/IP

TCP/IP hat mehrere entscheidende Vorteile. Jede Anwendung ist mit TCP/IP in der Lage über jedes Übertragungssystem Daten zu übertragen und auszutauschen. Dabei ist es egal, wo sich die Kommunikationspartner gerade befinden. IP sorgt dafür, dass das Datenpaket sein Ziel erreicht, und TCP kontrolliert die Datenübertragung und stellt den Datenstrom der entsprechenden Anwendung zu.

• TCP/IP ist an keinen Hersteller und kein Übertragungssystem gebunden.
• TCP/IP kann auf einfachen Computern und auf Supercomputern implementiert werden.
• TCP/IP ist in LANs und WANs nutzbar.
• TCP/IP macht die Anwendung vom Übertragungssystem unabhängig.

Nachteile von TCP/IP

Allerdings ist TCP/IP alles andere als eine effiziente Methode, um Daten zu übertragen. Die Daten werden in kleine Datenpakete aufgeteilt. Damit der Empfänger eines Datenpakets weiß, was er damit machen soll, wird dem Datenpaket ein Kopfdatensatz, der als Header bezeichnet wird, vorangestellt. Pro Datenpaket ergibt sich ein Verwaltungsanteil von mindestens 40 Byte pro Datenpaket. Nur wenn Datenpakete von mehreren kByte gebildet werden, hält sich der Verwaltungsanteil im Vergleich zu den Nutzdaten gering.

IP - Adressen

Sämtliche Datenkommunikation erfolgt im Internet über IP-Adressen, daher spricht man von Adressierung.

Die IP-Adresse repräsentiert im Internet die unterste Adressierungsstufe, auf der zum Beispiel das Domain Name System (DNS) aufbaut.

IPv4

IPv4 wird durch Punkte getrennt. Dabei werden Zahlen zwischen 0 und 255 verwendet, die in 4 Teile zu je 8 Bit aufgeteilt sind. Dies ergibt daher 32 Bit.

Bsp.: 140.78.40.70

Durch 2^32 Möglichkeiten ergeben sich insgesamt 4.294.967.296 Adressen.

Die aktuell verwendete Version (IPv4 – Version 4)‏ stammt aus dem Jahr 1981 und soll durch IPv6 (128 Bit) abgelöst werden.

Die Verbreitung des Internets hat in den letzten Jahren rasant zugenommen. Es gibt immer mehr Alltagsgegenstände, die Zugang zum Internet haben und eine IP-Adresse benötigen. Da dadurch die Adressen knapp werden ist es notwendig, auf eine Adressierung umzustellen, die eine größere Zahl von Endgeräten ansprechen kann.

IPv6

Die neue Version IPv6 verwendet im Gegensatz zu IPv4 128 Bit zur Speicherung von Adressen. Damit sind ca. 340 Sextillionen (340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456)‏ Adressen möglich.

Die IPv6 Adresse besteht aus 8 Gruppen in Hexadezimalschreibweise und wird durch Doppelpunkte getrennt.

Beispiel: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

Aktuell wird nach und nach auf IPv6 umgestellt, wobei davon auszugehen ist, dass beide Protokolle längere Zeit gleichzeitig verwendet werden.

Neben dem größeren Adressraum bietet es noch einige Verbesserungen im Bereich Selbstkonfiguration (oftmals Wegfall von DHCP) und Sicherheit der Netzwerke.

Wie kann man nun feststellen, welche IP-Adresse mein Computer hat?

Ein Weg wird im Bild unterhalb beschrieben. Wenn man die Eingabeaufforderung (cmd) unter Windows aufruft und den Befehl "ipconfig /all" eingibt, sieht man die IPv4 und/oder die IPv6 Adresse.

Organisation von IP Nummern

Die Organisation von solchen IP Nummern bzw. ganzen IP-Adressbereichen ist eine der wenigen ZENTRAL verwalteten Aufgaben des Internets und erfolgt durch die Network Information Center (NIC).‏ Jedes Land erhält einen Pool an Adressen, die an die einzelnen Teilnehmenden zugewiesen werden können.

Öffentliche vs. Private

Eine öffentliche IP ist einzigartig im GLOBALEN Netzwerk. Die private IP hingegen ist nur im INTERNEN Netzwerk einzigartig. Siehe dazu etwa . In privaten, lokalen Netzen (LAN) können IP-Adressen selbst vergeben werden.

DHCP

DHCP steht für Dynamic Host Configuration Protocol. Die Aufgabe eines DHCP Servers besteht darin, einem Netzwerk die Möglichkeit zu bieten, IP-Adressen dynamisch zu verteilen. Somit ist es möglich, IP-Adressen, die in diesem Netzwerk nicht verwendet werden, an andere Clients zu vergeben, womit ein Einsparen von IP-Adressen möglich ist. Dadurch müssen in einem größeren Netzwerk nicht alle IP-Nummern, die Subnetmask, der Gateway und die DNS-Einstellungen manuell vergeben werden. Wenn ein Rechner eine IP-Nummer benötigt, sucht er im Netz - je nach Einstellung - nach einem DHCP-Server. Dieser stellt dem Rechner die IP-Nummer für eine bestimmte Zeit zur Verfügung (Leasedauer). Außerdem werden Subnetmask, Gateway, DNS-Server und andere Informationen an den Rechner übertragen. Der Benutzer/die Benutzerin muss also nichts einstellen - der DHCP liefert alle essentiellen Daten für das Netzwerk. Der DHCP-Server speichert in einer Datenbank, welche IP-Nummern bereits vergeben sind, um zu verhindern, dass nicht zwei Rechner dieselbe IP-Nummer erhalten. DHCP ist nach dem RFC 2131 im Jahr 1997 spezifiziert.

MAC Adresse

Eine MAC Adresse identifiziert eine Netzwerkkarte. Diese Identifizierung ist weltweit einmalig und eindeutig.

Die ersten 3 Byte in der Abbildung bezeichnen den Hersteller der Netzwerkkarte und die nächsten 3 Byte kennzeichnen eine Karte. Im Beispiel wird eine Netzwerkkarte der Firma 3COM aufgelistet.

Wo werden diese MAC-Adressen im normalen Haushalt verwendet? ==> Oftmals werden Wireless LANs zusätzlich durch das Eintragen von MAC-Adressen vor Eingriffen anderer geschützt.

Mit dem oben beschriebenen Befehl "ipconfig /all" lässt sich zudem auch die MAC-Adresse ermitteln. Die Zeile "Physikalische Adresse" stellt dabei Ihre MAC-Adresse dar.

Literatur

Kersken Sascha, IT-Handbuch für Fachinformatiker, 6. Auflage, Galileo Press, Bonn 2013, S. 224 - 260.

Loudon Kenneth C., Laudon Jane P., Schoder Detlef, Wirtschaftsinformatik: Eine Einführung, 3. Auflage, Pearson, Hallbergmos 2016, S. 352 - 353.

Weiterführende Links

Wikipedia TCP/IP
http://de.wikipedia.org/wiki/IPv4
http://de.wikipedia.org/wiki/IPv6

Zitiervorschlag

Niederländer/Vielhaber in Höller, Informationsverarbeitung, Adressierung (mussswiki.idb.edu/ivwiki)