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Das Internet Protocol Version 4 IPv4 domoniert die heutige Netzwerk- und Internet-Technik. Diese Seite demonstriert einige Aspekte von IPv4. |
Allerdings ist wegen der begrenzten Kapazität von IPv4 heute bereits der Umstieg auf die Nachfolge-Technologie IPv6 im Gange. |
Netzwerk
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Zusammenarbeit - Lokal und weltweit |
| Internet Protocol | IPv4, IPv6, Port, Private Netzwerke, Router |
| IP & OSI-Modell | Die Position von IP in der Vermittlungs-Schicht des OSI-Modells. |
| IP-Header | Aufbau eines IPv4 Header Blocks |
| Verwandte Themen | Aufbau eines TCP Header Blocks, eines Ethernet-Frames |
IP im OSI-Modell |
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Daten sendenWenn Daten im → OSI-Modell an eine untere Schicht übergeben werden, dann werden sie zum Transport 'verpackt'.Analog wird eine Post-Sendung, z.B in Packpapier verpackt, mit Ziel-Adresse und Absender versehen und mit einer Schnur verschnürt. |
Ausschnitt aus dem OSI-Modell:
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Daten empfangenWenn Daten im → OSI-Modell an eine höhere Schicht übergeben werden, dann werden sie dabei 'ausgepackt'.Analog wird ein angekommenes Post-Paket aufgeschnürt und das Packpapier entfernt, um an den Inhalt zu gelangen. |
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IP-HeaderIP verpackt die Daten der darüber liegenden Schicht durch Voranstellen eines IP-Headers von typisch 20 Byte Länge.Der Header enthält die IP-Adressen von Absender und Empfänger, sowie einige Verwaltungs-Daten. Ethernet
Wenn als nächste (unterhalb arbeitende) Schicht
→ Ethernet
verwendet wird, dann ist dessen Paket-Länge mit max. 1500 Daten-Byte begrenzt.IP kann in diesem Fall nur max. 1480 Byte Daten pro Paket transportieren, da für den eigenen IP-Header 20 Byte benötigt werden. |
Optionen
Spezielle Optionen (kaum verwendet) erfordern einen längeren IP-Header
(max. 60 Byte).IP-Fragmentierung:
Wenn ein Medium nur sehr kleine Daten-Pakete transportieren kann, dann können
IP-Pakete fragmentiert und in winzigen Portionen versendet werden. Dafür ist
allerdings ein erheblicher Verwaltungs-Aufwand (zusätzliches Transport-Volumen)
erforderlich. (Bytes 2 und 3 des IP-Headers).IP-Fragmentierung wird in der Praxis nur selten benötigt. |
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IP ist nicht an eine Verbindung gebunden:
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Ein IP-Paket kann an eine ungeprüfte Adresse versendet werden: Es muss nicht bekannt sein,
ob diese Adresse existiert und erreichbar ist. Es bedarf keiner vorherigen Kontakt-Aufnahme
mit dem Empfänger.► IP erhält keine Information über den Erfolg eines Daten-Transports. ► IP erhält keine Information über den Weg (Route) von Paketen durch das Internet. |
Beispiel Brief:
Ein analoges Beispiel ist ein Brief der 'gelben Post':Man kann ihn absenden, ohne dass gesichert ist, ob die Ziel-Adresse überhaupt existiert. Ohne besondere Maßnahme erfährt man nicht, ob der Brief angekommen ist, oder unterwegs verloren ging. Auch über den Transport-Weg erhält man keine Information. ▲ Alle hier angeführten zusätzlichen Informationen können jedoch von einer höheren OSI-Schicht verwaltet werden, z.B. von → TCP oder → UDP |
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IP Header |
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Typischer Header-Block eines IPv4 Daten-Pakets:
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| ► Es folgen die Nutz-Daten (aus IP-Sicht). Sie bestehen typisch aus dem TCP-Header oder UDP-Header (Ports von Sender und Empfänger), welcher von der übergeordneten Schicht erzeugt wurde, und den Nutz-Daten. | ► Das IP-Paket (Daten + IP-Header) wird von der darunter liegenden Schicht des OSI-Modells weiter verpackt. → Ethernet stellt zusätzlich den Ethernet-Header voran, welcher die → MAC-Adressen von Sender und Empfänger enthält. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
IP-Version:Der Header der Nachfolge-Version → IPv6 enthält in diesem Feld ebenfalls die IP-Version. Nach dem Lesen der ersten 4 Bit des IP-Headers kann daher jede Empfangs-Software entscheiden, ob IPv4 oder IPv6 vorliegt.TOSType of Service nach IETF-Standard RFC 3168.FragmentierungBytes 2..3 enthalten die Verwaltungs-Daten zum Zusammenfügen fragmentierter IP-Pakete. Diese Möglichkeit wird selten verwendet und wurde daher bei IPv6 abgeschafft.Time to LiveLebensdauer eines IP-Pakets als Zähler (Hop-Count). Wird bei Erzeugung auf eine Zahl 1..255 gesetzt und von jedem durchlaufenen Router (Hop) um 1 vermindert. Das IP-Paket wird bei Time-to-Live=0 gelöscht. So verhindert man endloses Weitersenden unzustellbarer Daten. |
ProtokollDas Protokoll der nächst höheren OSI Schicht als Zahlen-Code 0..255.Damit wird angegeben, an welche Software die Daten zur weiteren Verarbeitung übergeben werden. Die IANA verwaltet diese Codes; derzeit sind ca. 150 definiert. Auswahl wichtiger Protokoll-Codes (dezimal, ohne Gewähr):
Header ChecksumDiese Prüf-Summe wird von jedem Absender und Empfänger neu berechnet, und zwar auch von jedem Router, der das Paket weiterleitet.Der Absender trägt die Prüfsumme in Byte 5 ein. Der Empfänger leitet nur solche Pakete weiter, deren selbst berechnete Prüfsumme mit Byte 5 übereinstimmt. Dann berechnet er wegen des verringerten Hop-Counts eine neue Prüfsumme, trägt sie ein, usw. |
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| ♦ Details zum Aufbau eines Ethernet Daten-Pakets | ♦ Details zum TCP-Header, UDP-Header | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
