Wie funktionieren IP-Adressen?

Wie funktionieren IP-Adressen?

Wie funktionieren IP-Adressen?

Jedes an ein Netzwerk angeschlossene Gerät – Computer, Tablet, Kamera, was auch immer – braucht eine eindeutige Kennung, damit andere Geräte wissen, wie es zu erreichen ist. In der Welt des TCP / IP-Netzwerks ist diese Kennung die IP-Adresse (Internet Protocol).

Wenn Sie über einen längeren Zeitraum mit Computern gearbeitet haben, wurden Sie wahrscheinlich mit IP-Adressen konfrontiert, die beispielsweise so aussehen wie 192.168.0.15. Meistens müssen wir nicht direkt mit ihnen umgehen, da unsere Geräte und Netzwerke diese Dinge hinter den Kulissen erledigen. Wenn wir uns mit ihnen auseinandersetzen müssen, folgen wir oft nur Anweisungen darüber, welche Zahlen wo zu platzieren sind. Aber, wenn Sie jemals ein wenig tiefer in das, was diese Zahlen bedeuten, tauchen wollten, ist dieser Artikel für Sie.

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Warum sollten Sie sich darum kümmern? Nun, zu verstehen, wie IP-Adressen arbeiten, ist von entscheidender Bedeutung, wenn Sie jemals beheben möchten, warum Ihr Netzwerk nicht richtig funktioniert, oder warum ein bestimmtes Gerät nicht so ist, wie Sie es erwarten. Und wenn Sie jemals etwas etwas fortgeschrittener einrichten möchten, wie zum Beispiel das Hosting eines Gameservers oder Medienservers, mit dem sich Freunde aus dem Internet verbinden können, müssen Sie etwas über die IP-Adressierung wissen. Plus, es ist irgendwie faszinierend.

Hinweis: Wir werden in diesem Artikel die Grundlagen der IP-Adressierung behandeln, die Art von Dingen, die Leute, die IP-Adressen verwenden, aber nie wirklich viel über sie nachdenken, wissen wollen. Wir werden nicht einige der fortgeschritteneren oder professionellen Level-Sachen behandeln, wie IP-Klassen, klassenloses Routing und benutzerdefinierte Subnetze und Hellip, aber wir werden auf einige Quellen hinweisen, um sie weiter zu lesen.

Was ist eine IP-Adresse?

Eine IP-Adresse identifiziert ein Gerät in einem Netzwerk eindeutig. Sie haben diese Adressen schon einmal gesehen. Sie sehen ungefähr wie 192.168.1.34 aus.

Eine IP-Adresse besteht immer aus vier solchen Zahlen. Jede Nummer kann zwischen 0 und 255 liegen. Der gesamte IP-Adressbereich reicht von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255.

Der Grund, warum jede Zahl nur bis zu 255 erreichen kann, ist, dass jede der Zahlen wirklich eine achtstellige Binärzahl ist (manchmal als Oktett bezeichnet). In einem Oktett wäre die Zahl Null 00000000, während die Zahl 255 11111111 wäre, die maximale Anzahl, die das Oktett erreichen kann. Die IP-Adresse, die wir zuvor (192.168.1.34) im Binärformat erwähnt haben, würde folgendermaßen aussehen: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Wie funktionieren IP-Adressen?

Computer arbeiten mit dem Binärformat, aber wir Menschen finden es viel einfacher, mit dem Dezimalformat zu arbeiten. Da wir jedoch wissen, dass die Adressen tatsächlich Binärzahlen sind, können wir verstehen, warum einige Dinge in der Umgebung von IP-Adressen so funktionieren, wie sie es tun.

Aber keine Sorge! Wir werden in diesem Artikel nicht viel Binär oder Mathe auf Sie werfen, also ertragen Sie einfach ein bisschen länger mit uns.

Die zwei Teile einer IP-Adresse

Wie funktionieren IP-Adressen?

Die IP-Adresse eines Geräts besteht eigentlich aus zwei separaten Teilen:

  • Netzwerk-ID: Die Netzwerk-ID ist ein Teil der IP-Adresse, die von links beginnt und das spezifische Netzwerk identifiziert, in dem sich das Gerät befindet. In einem typischen Heimnetzwerk, in dem ein Gerät die IP-Adresse 192.168.1.34 hat, ist der 192.168.1-Teil der Adresse die Netzwerk-ID. Es ist Brauch, das fehlende letzte Teil mit einer Null zu füllen, also könnte man sagen, dass die Netzwerk-ID des Geräts 192.168.1.0 ist.
  • Host-ID: Die Host-ID ist der Teil der IP-Adresse, der nicht von der Netzwerk-ID belegt wird. Er identifiziert ein bestimmtes Gerät (in der TCP / IP-Welt nennen wir Geräte „hosts“) in diesem Netzwerk. Wenn wir unser Beispiel der IP-Adresse 192.168.1.34 fortsetzen, würde die Host-ID 34 die eindeutige ID des Hosts im 192.168.1.0-Netzwerk sein.

In Ihrem Heimnetzwerk sehen Sie dann möglicherweise mehrere Geräte mit IP-Adresse wie 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 und 192.168.1.34. All dies sind eindeutige Geräte (mit den Host-IDs 1, 2, 30 und 34 in diesem Fall) im selben Netzwerk (mit der Netzwerk-ID 192.168.1.0).

Wie funktionieren IP-Adressen?

Um das alles ein wenig besser darzustellen, lassen Sie uns zu einer Analogie übergehen. Es ist ziemlich ähnlich wie Straßenadressen innerhalb einer Stadt arbeiten. Nehmen Sie eine Adresse wie 2013 Paradise Street. Der Straßenname entspricht der Netzwerk-ID und die Hausnummer entspricht der Host-ID. Innerhalb einer Stadt werden keine zwei Straßen gleich benannt, genauso wie keine zwei Netzwerk-IDs im selben Netzwerk den gleichen Namen erhalten. In einer bestimmten Straße ist jede Hausnummer eindeutig, genauso wie alle Host-IDs innerhalb einer bestimmten Netzwerk-ID eindeutig sind.

Die Subnetzmaske

So, wieIhr Gerät ermittelt, welcher Teil der IP-Adresse die Netzwerk-ID ist und welcher Teil die Host-ID? Dafür verwenden sie eine zweite Nummer, die Sie immer in Verbindung mit einer IP-Adresse sehen. Diese Nummer wird als Subnetzmaske bezeichnet.

In den meisten einfachen Netzwerken (wie denen in Heimen oder kleinen Unternehmen) sehen Sie Subnetzmasken wie 255.255.255.0, wobei alle vier Zahlen entweder 255 oder 0 sind. Die Position der Änderungen von 255 bis 0 geben Sie die Aufteilung zwischen Netzwerk und Host-ID an. Die 255s ” maskieren ” die Netzwerk-ID aus der Gleichung.

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Hinweis: Die grundlegenden Subnetzmasken, die wir hier beschreiben, sind als Standard-Subnetzmasken bekannt. In größeren Netzwerken wird es komplizierter. Benutzer verwenden häufig benutzerdefinierte Subnetzmasken (wobei sich die Position der Unterbrechung zwischen Nullen und Einsen innerhalb eines Oktetts verschiebt), um mehrere Subnetze im selben Netzwerk zu erstellen. Das ist ein wenig über den Rahmen dieses Artikels, aber wenn Sie interessiert sind, hat Cisco eine ziemlich gute Anleitung zum Thema Subnetting.

Die Standard-Gateway-Adresse

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Zusätzlich zur IP-Adresse selbst und der zugehörigen Subnetzmaske können Sie ’ Außerdem wird eine Standard-Gateway-Adresse zusammen mit Informationen zur IP-Adressierung angezeigt. Abhängig von der Plattform, die Sie verwenden, könnte diese Adresse etwas anderes genannt werden. Es wird manchmal der „Router“ genannt, ” ” Router Adresse, ” Standardroute, ” oder einfach “ Gateway. ” Das sind alle die gleichen Dinge. Es ist die Standard-IP-Adresse, an die ein Gerät Netzwerkdaten sendet, wenn diese Daten an ein anderes Netzwerk (eines mit einer anderen Netzwerk-ID) als das Gerät gesendet werden sollen.

Das einfachste Beispiel dafür findet sich in einem typischen Heimnetzwerk.

Wenn Sie ein Heimnetzwerk mit mehreren Geräten haben, haben Sie wahrscheinlich einen Router, der über ein Modem mit dem Internet verbunden ist. Dieser Router ist möglicherweise ein separates Gerät oder Teil eines von Ihrem Internetanbieter bereitgestellten Modem / Router-Kombigeräts. Der Router befindet sich zwischen den Computern und Geräten in Ihrem Netzwerk und den öffentlich zugänglichen Geräten im Internet, die den Datenverkehr hin- und herleiten (oder weiterleiten).

Wie funktionieren IP-Adressen?

Sagen Sie, Sie starten Ihren Browser und gehen zu www.howtogeek.com. Ihr Computer sendet eine Anfrage an die IP-Adresse unserer Website. Da sich unsere Server im Internet und nicht in Ihrem Heimnetzwerk befinden, wird dieser Datenverkehr von Ihrem Server gesendet. PC an Ihren Router (das Gateway), und Ihr Router leitet die Anfrage an unseren Server weiter. Der Server sendet die richtigen Informationen an Ihren Router zurück, der die Informationen dann an das Gerät zurücksendet, das sie angefordert hat, und Sie sehen, dass unsere Website in Ihrem Browser angezeigt wird.

Normalerweise sind Router standardmäßig so konfiguriert, dass ihre private IP-Adresse (ihre Adresse im lokalen Netzwerk) die erste Host-ID ist. In einem Heimnetzwerk, das beispielsweise 192.168.1.0 für eine Netzwerk-ID verwendet, ist der Router normalerweise 192.168.1.1. Natürlich können Sie, wie bei den meisten Dingen auch, etwas anderes konfigurieren, wenn Sie möchten.

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DNS-Server

Es wird eine letzte Information angezeigt, die neben der IP-Adresse, der Subnetzmaske und der Standard-Gateway-Adresse eines Geräts zugewiesen wird: die Adressen von einem oder zwei Standard-Domänennamen System (DNS) Server. Wir Menschen arbeiten viel besser mit Namen als mit numerischen Adressen. Das Eingeben von www.howtogeek.com in die Adressleiste Ihres Browsers ist viel einfacher als das Erinnern und Eingeben der IP-Adresse unserer Website.

DNS funktioniert wie ein Telefonbuch, indem es nach menschenlesbaren Dingen wie Website-Namen sucht und diese in IP-Adressen umwandelt. DNS speichert all diese Informationen auf einem System verknüpfter DNS-Server über das Internet. Ihre Geräte müssen die Adressen der DNS-Server kennen, an die sie ihre Anfragen senden sollen.

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In einem typischen kleinen oder Heimnetzwerk sind die DNS-Server-IP-Adressen oft die gleichen wie die Standard-Gateway-Adresse. Geräte senden ihre DNS-Anfragen an Ihren Router, der die Anfragen dann an alle DNS-Server weiterleitet, für die der Router konfiguriert ist. Standardmäßig sind dies normalerweise die von Ihrem Internetdienstanbieter bereitgestellten DNS-Server. Sie können diese jedoch ändern, um andere DNS-Server zu verwenden, wenn Sie möchten. Gelegentlich haben Sie möglicherweise besseren Erfolg mit DNS-Servern, die von Drittanbietern wie Google oder OpenDNS bereitgestellt werden.

Was ist der Unterschied zwischen IPv4 und IPv6?

Wie funktionieren IP-Adressen?

Sie haben vielleicht auch bemerkt, während Sie durch die Einstellungen navigieren a diverschiedene Arten von IP-Adressen, sogenannte IPv6-Adressen. Die Arten von IP-Adressen, über die wir bisher gesprochen haben, sind Adressen, die von der IP-Version 4 (IPv4) verwendet werden, ein Protokoll, das in den späten 70er Jahren entwickelt wurde. Sie verwenden die 32 binären Bits, über die wir gesprochen haben (in vier Oktetts), um insgesamt 4,29 Milliarden mögliche eindeutige Adressen bereitzustellen. Das hört sich nach viel an, aber alle öffentlich zugänglichen Adressen wurden vor langer Zeit den Unternehmen zugewiesen. Viele von ihnen sind nicht verwendet, aber sie sind zugewiesen und nicht verfügbar für den allgemeinen Gebrauch.

Mitte der 90er Jahre war die Internet Engineering Task Force (IETF) auf die mögliche Verknappung von IP-Adressen bedacht und konzipierte IPv6. IPv6 verwendet eine 128-Bit-Adresse anstelle der 32-Bit-Adresse von IPv4, so dass die Gesamtzahl der eindeutigen Adressen in den Undecillions gemessen wird – eine Zahl, die groß genug ist, dass sie nie ausgeht.

Im Gegensatz zur punktierten Dezimalnotation, die in IPv4 verwendet wird, werden IPv6-Adressen als acht Nummerngruppen dargestellt, die durch Doppelpunkte getrennt sind. Jede Gruppe hat vier hexadezimale Ziffern, die 16 Binärziffern darstellen (also wird es als ein Hextet bezeichnet). Eine typische IPv6-Adresse könnte etwa so aussehen:

 2601: 7c1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e 

Die Sache ist, der Mangel an IPv4-Adressen, die verursacht haben Alle Bedenken wurden weitgehend durch die vermehrte Nutzung privater IP-Adressen hinter Routern gemildert. Immer mehr Menschen haben ihre eigenen privaten Netzwerke erstellt und verwenden diese privaten IP-Adressen, die nicht öffentlich zugänglich gemacht werden.

Obwohl IPv6 immer noch ein Hauptakteur ist und dieser Übergang noch immer stattfinden wird, ist es nie so vollständig geschehen wie vorhergesagt, zumindest noch nicht. Wenn Sie daran interessiert sind, mehr zu erfahren, lesen Sie diese Geschichte und Zeitleiste von IPv6.

Wie erhält ein Gerät seine IP-Adresse?

Wie funktionieren IP-Adressen?

Nun, da Sie die Grundlagen der Funktionsweise von IP-Adressen kennen, Lassen Sie uns darüber sprechen, wie Geräte ihre IP-Adressen an erster Stelle bekommen. Es gibt zwei Arten von IP-Zuweisungen: dynamisch und statisch.

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Eine dynamische IP-Adresse wird automatisch zugewiesen, wenn ein Gerät eine Verbindung zu einem Netzwerk herstellt. Die große Mehrheit der heutigen Netzwerke (einschließlich Ihres Heimnetzwerks) verwenden etwas, das als DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) bezeichnet wird, um dies zu ermöglichen. DHCP ist in Ihrem Router integriert. Wenn ein Gerät eine Verbindung zum Netzwerk herstellt, sendet es eine Broadcast-Nachricht, in der eine IP-Adresse angefordert wird. DHCP fängt diese Nachricht ab und weist diesem Gerät dann eine IP-Adresse aus einem Pool verfügbarer IP-Adressen zu.

Es gibt bestimmte private IP-Adressbereiche   Router werden für diesen Zweck verwenden. Welche verwendet wird, hängt davon ab, wer Ihren Router erstellt hat oder wie Sie die Dinge selbst eingerichtet haben. Diese privaten IP-Bereiche umfassen:

  • 10.0.0.0 – 10.255.255.255: Wenn Sie ein Comcast / Xfinity-Kunde sind, weist der von Ihrem ISP bereitgestellte Router Adressen in diesem Bereich zu. Einige andere ISPs verwenden diese Adressen auch auf ihren Routern, ebenso wie Apple auf ihren AirPort-Routern.
  • 192.168.0.0 – 192.168.255.255: Die meisten kommerziellen Router sind so eingerichtet, dass sie IP-Adressen in diesem Bereich zuweisen. Zum Beispiel verwenden die meisten Linksys-Router das Netzwerk 192.168.1.0, während D-Link und Netgear beide den Bereich 198.168.0.0 verwenden.
  • 172.16.0.0 – 172.16.255.255: Dieser Bereich wird standardmäßig von kommerziellen Anbietern nur selten verwendet.
  • 169.254.0.0 – 169.254.255.255: Dies ist ein spezieller Bereich, der von einem Protokoll mit dem Namen Automatische private IP-Adressierung verwendet wird. Wenn Ihr Computer (oder anderes Gerät) so eingerichtet ist, dass die IP-Adresse automatisch abgerufen wird, aber kein DHCP-Server gefunden werden kann, weist er sich eine Adresse in diesem Bereich zu. Wenn Sie eine dieser Adressen sehen, wird Ihnen mitgeteilt, dass Ihr Gerät den DHCP-Server nicht erreichen konnte, als es an der Zeit war, eine IP-Adresse zu erhalten, und Sie möglicherweise ein Netzwerkproblem oder Probleme mit Ihrem Router haben.

Die Sache mit dynamischen Adressen ist, dass sie sich manchmal ändern können. DHCP-Server leasen IP-Adressen an Geräte. Wenn diese Leases aktiv sind, müssen die Geräte die Lease erneuern. Manchmal erhalten Geräte eine andere IP-Adresse als die vom Server zugewiesenen Adressen.

Die meiste Zeit ist das keine große Sache, und alles wird „einfach funktionieren“. Gelegentlich möchten Sie jedoch einem Gerät eine IP-Adresse geben, die sich nicht ändert. Zum Beispiel haben Sie möglicherweise ein Gerät, auf das Sie manuell zugreifen müssen, und Sie können sich leichter eine IP-Adresse als einen Namen merken. Oder vielleicht haben Sie bestimmte Apps, die nur mit ihrer IP-Adresse eine Verbindung zu Netzwerkgeräten herstellen können.

In diesen Fällen können Sie diesen Geräten eine statische IP-Adresse zuweisen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun. Sie können das Gerät manuell mit einer statischen IP-Adresse yo konfigurierenselbst, obwohl dies manchmal janky sein kann. Die andere, elegantere Lösung besteht darin, Ihren Router so zu konfigurieren, dass er bestimmten Geräten statische IP-Adressen zuweist, die normalerweise vom DHCP-Server dynamisch zugewiesen werden. Auf diese Weise ändert sich die IP-Adresse nie, aber Sie unterbrechen den DHCP-Prozess nicht, der alles reibungslos funktioniert.

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