Diplomarbeit Skalierbare
Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für
E-Commerce Sites Mai 2000
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>