IP Grundwissen

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Über eine DHCP-Anfrage erhält ein Notebook/PC für die Netzwerk-Karte eine IP-Konfiguration. Die DHCP-Antwort enthält normalerweise die IP-Adresse, die Netzmaske und ein Standard-Gateway. Zusätzlich können u.a. DNS-Server-IP, Domain- und Rechnername in der DHCP-Antwort enthalten sein.

IP-Adresse: Das ist die bekannte 4-stellige Zahlenfolge mit Werten von 0-255. Im gesamten Netzwerk darf eine IP-Adresse nur einmal verwendet werden. Beispiele für IP-Adressen:

216.239.59.104: google.de
104.65.0.1: HdL (im Internet nicht gültig)
192.168.1.1: Private Adresse (im Internet und im OLSR-Netz nicht gültig), von einigen Routern benutzt

Netzmaske: Dieser Zahlenwert bestimmt das lokale IP-Subnetz. Ein IP-Subnetz ist ein Teil-Netzwerk, in dem sich alle Rechner gegenseitig direkt - also ohne Vermittlung von Routern, Gateway o.ä. untereinander erreichen können. Beispiele für Netzmasken:

Die erste IP des Subnetzes ist immer die Netzwerkadresse des Subnetzes selbst, die letzte IP eines Subnetzes ist die Broadcast-Adresse des Subnetz-Bereiches.

255.255.255.255: Kein IP-Subnetz, einzelne IP [Broadcast] (auch /32)
255.255.255.254: Subnetz für 2 Adressen (auch /31)
255.255.255.252: Subnetz für 4 Adressen (auch /30)
255.255.255.248: Subnetz für 8 Adressen (auch /29)
255.255.240.0: Subnetz für 4094 Adressen (auch /20)
255.255.192.0: Subnetz für 16382 Adressen (auch /18)
255.255.0.0: Subnetz für 65534 Adressen (auch /16)
128.0.0.0: Subnetz für 2147483648 Adressen (auch /1)
0.0.0.0: Subnetz für alle Rechner (auch /0)

Siehe auch Netmask Calculators für die Berechnung von IP Adresse, Netzmaske und Netzwerk-Adresse oder IP Netzwerkrechner.


Netzwerk-Adresse: Die Netzwerk-Adresse ergibt sich aus binären Und-Verknüpfung von IP-Adresse und Netzmaske. Wenn euer Taschenrechner ein binäres UND kann (z.B. der Windows-Rechner in der Ansicht "Wissenschaftlich"), könnt ihr das selbst ausrechnen. Berechnet wird "IP AND Mask" für jede der 4 Zahlen. Beispiel: IP=192.168.5.236 und Netzmaske=255.255.255.248. Es gehören 8 IP-Adressen zum Subnetz. Das Subnetz hat dann die Netzwerk-Adresse 192.168.5.232. In der Praxis gibt man die Netzwerk-Maske in der CIDR-Notation mit an. Hier also 192.168.5.232/29.

Broadcast: Es gibt eine spezielle IP-Adresse in einem Subnetz, da wird eine IP-Paket an alle IP-Adressen im Subnetz gesendet. Es ist immer die letzte IP-Adresse des Subnetzes. Oder anders: Man verknüpft mit einem binären ODER die Netzwerk-Adresse mit dem Einer-Komplement der Netzmaske (Windows-Rechner: 236 OR (248 XOR 255)). Im obigen Beispiel ist das die 192.168.5.239. Hinweis: Die Netzwerk-Adresse und die Broadcast-Adresse werden nicht als Rechner-IP-Adressen benutzt. Es gibt also im Beispiel-Netzwerk max. 6 Rechner. Unter Linux kann man sich das ausrechnen lassen: ipcalc 192.168.5.232/29 eingeben.

ARP: Im Ethernet und im WLAN werden IP-Pakete nicht direkt gesendet. Ein IP-Paket wird in einen Ethernet-Frame eingepackt und erst dann gesendet bzw. empfangen. Auch der Ethernet-Frame hat eine Quell- und eine Ziel-Adresse. Als Adressen werden hier die bekannten MAC-Adressen der Ethernet/WLAN-Karten verwendet. Eine Ethernet/WLAN-Karte empfängt genau die Ethernet-Frames mit der eigenen MAC als Ziel-MAC-Adresse. Alle anderen Frames werden von der Hardware komplett ignoriert. Das ARP-Protokoll stellt nun die Verbindung zwischen MAC-Adresse und IP-Adresse her. Das ARP-Protokoll läuft im Hintergrund mit und ermittelt beispielsweise kurz vor einen Ping die MAC-Adresse des Ziel-Rechners. Aus Performance-Gründen gibt es einen ARP-Cache.

IP Protokoll-Stack

Ethernet-Broadcast: Es kann als Ziel-Adresse die MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff angegeben werden. Ein solcher Ethernet-Frame wird von allen Ethernet/WLAN-Karten empfangen. Die Ethernet/WLAN-Karte ermittelt anhand der eingestellten IP/Netzmaske, wann es die Ziel-MAC-Adresse auf ff:ff:ff:ff:ff:ff setzen muss. Darum ist die korrekte IP-Netzmaske so wichtig. Hinweis: Es gibt einen Sonderfall, mit dem einige Ethernet/WLAN-Karten im sog. Promiscous-Modus sämtliche Ethernet-Frames empfangen kann. Dies braucht man z.B. mit dem Programm tcpdump, um den Netzwerk-Verkehr untersuchen zu können. Es gibt einige Geräte/Treiber, die grundsätzlich den Promiscous-Modus einschalten und es gibt ältere, die diesen Modus nicht unterstützen. P.S.: SiS900 Netzwerkkarten geben sich selbst gerne die FF:FF:FF:FF:FF:FF als eigene MAC-Adresse und dann sind Probleme im Netzwerk vorprogrammiert.

Standard-Gateway: Möchte der Notebook/PC ein IP-Paket an eine andere IP-Adresse senden, wird er zunächst die Ziel-IP-Adresse untersuchen. Stellt er fest, dass die Ziel-IP-Adresse im eigenen Subnetz liegt, sendet er direkt. Bei allen anderen Ziel-IP-Adressen sendet er das IP-Paket an das Standard-Gateway. Der Standard-Gateway-Rechner weiß dann hoffentlich, wie es weiter geht.

Route: Nur mit Standard-Gateway kommt man bei der Weiterleitung von IP-Paketen nicht weit. Darum gibt es z.B. auf Routern eine interne Tabelle mit sog. Routen. Diese kann man manuell setzen (statische Route) oder mit einem Routing-Protokoll dynamisch ermitteln (z.B. OLSR-Routen). Die Routing-Tabelle wird Eintrag für Eintrag durchsucht. Der erste passende Eintrag bestimmt, wohin ein IP-Paket weitergeleitet wird. Es gibt Routen-Einträge nur zu einzelnen Rechnern. Die sog. Host-Routen haben eine Netzmaske von 255.255.255.255 (auch /32). Und es gibt Routing-Einträge zu ganzen Netzwerken (andere Netzmaske, z.B. 255.240.0.0) bei denen immer eine Gateway-IP-Adresse angegeben ist. Das bezeichnete Netzwerk kann über das entsprechende Gateway erreicht werden. Ein Sonderfall ist die Default-Route mit der Netzmaske 0.0.0.0 (auch /0). Dahin wird ein IP-Paket gesendet, wenn kein passender Eintrag in der Tabelle gefunden werden konnte. Richtig: Die Einstellung "Default-Gateway" setzt eine Default-Route. Es muss immer eine "HIN" und eine "RÜCK"-Route geben, wobei der Gateway weiss wie die Adresse weiterzuleiten ist.

NAT: IP-Adressen-Übersetzung (unter Linux auch Masquerading genannt). IP-Adressen aus dem intern verwendeten Bereich werden von einem zentralen Router auf eine einzige extern gültige IP-Adresse umgesetzt. Damit können z.B. 5 verschiedene interne Rechner über einen einzigen Internet-Zugang surfen. Damit kann man auch für Nicht-OLSR-Rechner die externe Kommunikation in das OLSR-Netz hinein umsetzen.

OLSR-DHCP: Damit das funktioniert, müssen zwei IP-Bereiche angeben werden. Ein IP-Bereich mit den DHCP-Adressen (DHCP-Bereich) und zweitens eine Netzmaske, die an die DHCP-Clients übermittelt wird (passend zu eurem Subnetz). Der DHCP-Bereich muss in eurem Subnetz enthalten sein. Für den DHCP-Bereich wird ein NAT eingerichtet. Wenn der Router nicht über NAT kommunizieren soll, dann muss er eine IP ausserhalb des DHCP-Bereichs bekommen. Damit die DHCP-Clients noch das Standard-Gateway (den Router) erreichen, benötigen diese also eine Netzmaske die einen größeren Bereich als den DHCP-Bereich bezeichnet.

Siehe Auch