IP-Adressen und Ports

IPv4-Adressen

Eine IPv4-Adresse hat eine Länge von 32 Bit, also 32 Nullen oder Einsen. Beispiel:

11000000 10101000 00000010 10011010

Damit wir Menschen besser damit umgehen können, werden hier immer 8 Bit zu einer Dezimahlzahl zusammengefasst. Zwischen den Zahlen wird ein Punkt notiert. Das wäre hier:

192.168.2.154

Somit sind bei diesen Zahlen Werte von 0 bis 255 möglich.

Da 32 Bit genutzt werden, könnten sich theoretich 2 hoch 32 Geräte miteinander verbinden. Das wären also 4294967296 Geräte, über 4 Mrd. toll, oder doch nicht?

Wieviele Menschen leben auf der Welt? Derzeit sind es knapp 9 Mrd. Wieviele netzwerkfähige Geräte nutzt ein Mensch (Computer, Auto, Smartphone, Tablett, Kühlschrank, Herd, Mikrowelle, Heizung, usw.)? Fazit: Die Anzahl reicht nicht.

Deshalb werden mehrere Geräte zum Internet hin gebündelt, wo dann alle diese Geräte mit der gleichen IP-Adresse unterwegs sind. In einem Heimnetz übernimtt das der Router. Übrigens wird der Router "Rauter" ausgesprochen und nicht "Ruter".

In netzwerktechnisch dicht besiedelten Gebieten setzen ISPs (Internet-Service-Provider) auch eine Art Router ein, die vielen Privatkunden eine einzigste IP-Adresse zum Internet hin zuteilen. Die ISPs haben nur einen gewissen Bereich von IP-Adressen zur Verfügung.

Vielleicht ist es schön, dass das so geht. Aber es hat Nachteile. Für polizeiliche und staatsanwaltliche Untersuchungen bei Straftaten ist das ein riesen großer zusätzlicher Aufwand. Und ich als Serverbetreiber habe auch keine Chance, zu erkennen; "War es die gleiche Person, die meinen Server ärgert? Oder war es das gleiche Gebiet?"

Ein paar fest vergeben IPv4-Adressbereiche

Und so werden aus den 4,2 Mrd. Adressen immer weniger, die für das Internet zur Verfügung stehen.

Die 2 Adressbereiche für private Netze können in jedem privaten Netzwerk genutzt werden. Diese Adressen werden nicht in das Internet geroutet.

IPv6-Adressen

Eine IPv6-Adresse besteht aus 128 Bit und ist somit 4 mal länger als eine IPv4-Adresse. Ein Beispiel:

10000000000011 0000000011000111 0111001111111010 1011110100101001 0000000000000000 0000000000000000 1011101011111111 0000011001000011

Damit wir diese große Anzahl an Bits händeln können, werden 16 Bits zu einer hexadezimalen Zahl (Basis 16, Ziffern von 0 bis 9 und a bis f) zusammengefasst. Zwischen diesen Zahlen wird ein Doppelpunkt notiert. In diesem Beispiel sieht das so aus:

2003:00c7:73fa:bd29:0000:0000:baff:0643

Also sind für jeder dieser Zahlen Werte von 0000 bis ffff möglich.

Da es viele Bereiche gibt, wo die 16er Bitgruppen mit Nullen beginnen, können führende Nullen weggelasen werden:

2003:c7:73fa:bd29:0:0:baff:643

Sind eine oder mehrere aufeinander folgenden 16er Bitgruppen komplett mit Nullen belegt, kann man diese komplett weglassen. Dazu muss ein 2. Doppelpunkt notiert werden. Das geht aber nur einmal pro Adresse.

2003:c7:73fa:bd29::baff:643

Aus den 128 Bits resultieren
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
mögliche IP-Adressen. Kann mir jemand die Zahl vorlesen?

340 Sextillionen 282 Quintilliarden 366 Quintillionen 920 Qadrilliarden 938 Quadrillionen 463 Trilliarden 463 Trillionen 374 Billiarden 607 Billionen 431 Milliarden 768 Millionen 211 Tausend 456

Zu so großen Zahlen fehlt uns einfach der Bezug, deshalb drücke ich es andes aus.

Für jedem Qadratzentimeter (Fläche von 1 cm mal 1 cm) der Erdoberfläche inklusive der Meere stehen so 4 IPv6-Adressen zur Verfügung.

Man glaubt es kaum, das gibt es schon seit dem Jahre 2002. Und noch heute tun sich Netzwerkdienste mit IPv6-Adressierungen schwer.

Da es so die Unmenge an möglichen Addressen gibt, hat man sich auf folgendes geeinigt:

1. Man trennt die Adresse in der Mitte, also nach 64 Bit.
2. Der erste Teil davon ist der globale Teil der Adresse. Ihn nennt man Präfix. Dieser wird vom ISP oder Router zugewiesen.
3. Der zweite Teil ist der lokale Teil, der Suffix genannt wird. Dieser kann selbst, z.Bsp. im Heimnetz, genutzt werden.

In dem Beispiel bedeutet das:

Aufgrund der 64 Bit stehen somit jedem Teil 18.446.744.073.709.551.616 Adressen zur Verfügung. Reichen Euch 18,4 Trillionen Adressen für das Heimnetz?

Weitere Unterschiede von IPv6 zu IPv4

• Es werden großzügig mehrere Adressen an ein Gerät vergeben, man hat ja genug. Für Serverdienste ist das gut, wenn man diese entsprechender Adressen zuordnen kann. Der Anwender soll so seine Anonymität bewahren können, wovon ich selbst aber nicht viel halte.
• Für die automatische Aushandliung der IP-Adressen zwischen Router und Gerät benötigt man eigentlich kein DHCP-Server auf dem Router mehr. Das kann hier mit sogenannten Routeradvertisements erfolgen. Dieses Verfahren hat vor allem im Mobilfunk große Vorteile: Fähst man mit dem Zug oder Auto und eine neue Verbindung zu einem neuen Sendemast wird erstellt, behält man die IP-Adresse und bestehende Verbindungen vom mobilen Gerät zu Diensten bleiben erhalten.
• Besucht Ihr eine Seite im Internet mit IPv6-Adressierung, protokolliert der dortige Webserver nicht mehr die IP-Adresse Eures Routers sondern die IP-Adresse Eurer Geräte. Klingt schlimm, ist es aber nicht. Bitte keine Gedanken machen. Die Protokolle werden automatisch nach x Tagen gelöscht.
• Mittels IPv4 kann nur ein Webserver von einem Gerät auf Port 80 für das Internet freigegeben werden. Mittels IPv6 könnte auf jedem Gerät im privaten Netz ein Webserver laufen und die Erreichbarkeit aus dem Internet eingerichtet werden.
• Auch wenn die Adresskonfiguration automatisch erfolgte, können jederzeit weitere IPv6-Adresse am Gerät hinzugefügt werden. Allerdings müssen entsprechend zugeordnete Präfixe verwendet werden, damit man diese Adressen nutzen kann.

Ein paar Bereiche von IPv6-Adressen

Und mehr Adressen braucht der normale Anwender auf der Welt erst mal nicht. Könnt Ihr erkennen, was da noch übrig bleibt?

Man könnte also theoretisch 65536 Netzwerkdienste auf einem Gerät laufen lassen?

Nein.

Einige Ports sind fest dem System vergeben. Also kann man diese nicht nutzen. Das sind aber nur wenige.

Was ist denn, wenn wir dem Gerät eine zweite IP-Adresse zuweisen und somit noch einmal ein großes Haus bauen?

Netzwerkdienste lassen sich in der Regel IP-Adressen zuordnen. Ups, da sind es ja 131072 Möglichkeiten für Netzwerkdienste.

Portbereiche

Damit Donald Trump oder ich nicht mal wieder das Internet durcheinander bringen, wurden von der IANA Portbereiche festgelegt.

Eine halbwegs komplette Portliste findet Ihr auf de.wikipedia.org