Diplomarbeit Skalierbare Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für E-Commerce Sites Mai 2000
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2.1.3.3 IP-Adressen
Jeder Host und Router in einem TCP/IP-Netzwerk hat eine IP-Adresse, die die Netz- und Hostnummer kodiert. Bei einer Anbindung ans Internet muß diese Adresse eindeutig und darf nirgendwo sonst vergeben sein. Deswegen werden die IP-Adressen von den Regional Internet Registrys zentral vergeben. Für die Adressvergabe in Europa ist RIPE (Réseaux IP Européens) zuständig.
Alle IP-Adressen sind 32 Bit lang und werden in den Feldern Source Address und Destination Address von IP-Paketen benutzt. Die für die IP-Adresse benutzten Formate sind in Abb. 2.7 dargestellt. Maschinen, die an mehrere Netze angeschlossen sind, haben in jedem Netz eine andere IP-Adresse.


Abbildung 2.7 : Aufbau der Internet-Adressen und Einteilung der Klassen23

Netzadressen sind 32 Bit große Zahlen, die normalerweise in gepunkteten Dezimalzahlen24 geschrieben werden. In diesem Format werden alle 4 Byte dezimal geschrieben, von 0 bis 255. Die hexadezimale Adresse C0290614 wird z.B. im Format 192.41.6.20 geschrieben. Die niedrigste IP-Adresse ist 0.0.0.0 und die höchste 255.255.255.255.
Die Formate der Klassen A,B,C und D ermöglichen die Konfiguration von bis zu 126 Netzen mit je 16 Millionen Hosts, 16.382 Netzen mit bis zu 64000 Hosts, 2 Millionen Netzen mit bis zu je 254 Hosts und Multicast, durch das ein Datengramm an mehrere Hostadressen gesendet werden kann.25
Durch das Adressierungsschema mit den Klassen A,B und C ist ein Anwender stark eingeschränkt. In der Regel, besonders in den Klassen A und B, muß ein Netzwerk in Teilbereiche aufgeteilt werden, die räumlich oder funktionell getrennt sind. Diese Subnetze werden aus Lasttrennungsaspekten mit Routern verbunden. Ein Router kann aber nur anhand der Netzwerk-ID diese Subnetze nicht voneinander unterscheiden und demzufolge keine Routing-Entscheidung fällen. Aus diesem Grund wurde das Subnetting eingeführt.26 Beim Subnetting nimmt man einen Teil der IP-Adresse und benutzt ihn, um Subnetze zu definieren. Dabei wird einem Router über eine zusätzlich anzugebende Subnetzmaske mitgeteilt, wieviel Bit der IP-Adresse für die Definition des Subnetzes verwendet werden.


Abbildung 2.8 : Netzaufteilung durch Subnetzmaske

Zur besseren Übersichtlichkeit werden Subnetzmasken in gepunkteter Notation angegeben, z.B. die Maske in Abb. 2.8 als 255.255.240.0. Seit einiger Zeit allerdings werden die Subnetzmasken in der noch kürzerer Form der Prefix-Länge angegeben. Die Prefix-Länge gibt einfach die Anzahl der Einser in der Subnetzmaske an, z.B. wird so aus 255.255.240.0 nur noch /20. Trotzdem muß bei Routern zumeist die Subnetzmaske in gepunkteter Notation eingegeben werden, da diese die Darstellung durch die Prefix-Länge nicht kennen.27 Ein Router trifft nun seine Wegwahlentscheidung, indem er die IP-Adresse mit der Subnetzmaske durch ein logisches UND Bit für Bit verknüpft. Übrig bleibt dabei nur die Netzadresse des Zielnetzes.
Ein Netz kann normalerweise nur durch eine Subnetzmaske unterteilt werden. Durch Einführung von Variable Length Subnet Mask (VLSM) können Subnetze nochmals in kleinere Subnetze unterteilt werden.28
Um bei der Vergabe von Adressen den IP-Adressraum effizienter zu nutzen, wurde das Classless Inter-Domain Routing (CIDR) eingeführt.29 Dabei fällt die bisherige starre Einteilung der Netze durch die Klassen A, B und C weg und wird durch die variable Aufteilung anhand der Prefix-Länge ersetzt. Bei einer Klasse A-Adresse stehen 8 Bit für die Netzwerk-ID zur Verfügung, bei Klasse B 16 Bit und bei Klasse C 24 Bit. Durch CIDR muß ein ISP, der beispielsweise über einen Klasse B-Adressraum verfügt, nicht mehr jedem Kunden ein ganzes Klasse C-Netz zuweisen (also ein /24-Netz), sondern kann je nach Anforderung z.B. ein /20, ein /23 oder ein /26-Netz vergeben.
Bei Subnetting und bei CIDR handelt es sich prinzipiell um die gleiche Sache, mit dem Unterschied, dass Subnetting im Adressraum durchgeführt wird, der einer Organisation zugeordnet wurde und deshalb für das Internet unsichtbar ist, während CIDR von den ISPs genutzt wird.
Der Adressraum des zur Zeit genutzten IPv430 wird durch das rasante Wachstum des Internets in wenigen Jahren ausgenutzt sein. Mit der baldigen Einführung von IPv6, welches IPv4 voraussichtlich schrittweise ersetzt, wird für lange Sicht das Adressproblem gelöst sein. Es werden außerdem eine Reihe von Verbesserungen eingeführt, z.B. beim Routing und bei der Netzwerk-Autokonfiguration.31 IPv6 ist in RFC 1883 spezifiziert.32



23aus: [8] S. 16
24Dotted Decimal Notation
25aus: [5] S. 446
26spezifiziert in RFC 950; vgl. <9>, <10>
27vgl. <9>
28spezifiziert in RFC 1009; vgl. <9>, <11>
29spezifiziert in RFC 1517, 1518, 1519, 1520; vgl. <9>, <12>
30Internet Protocol Version 4
31vgl. <13>
32vgl. <14>
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