Internet Protocol

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IP (Internet Protocol)
Familie: Internetprotokollfamilie
Einsatzgebiet: Datenpaketversendung
sowohl lokal als auch
weltweit über verschiedene
Netzwerke
IP im TCP/IP‑Protokollstapel:
Anwendung HTTP IMAP SMTP DNS …
Transport TCP UDP
Internet IP (IPv4, IPv6)
Netzzugang Ethernet Token
Bus		 Token
Ring		 FDDI …
Standards: RFC 791 (1981)
RFC 2460 (IPv6, 1998)

Das Internet Protocol (IP) ist ein in Computernetzen weit verbreitetes Netzwerkprotokoll und stellt die Grundlage des Internets dar. Es ist die Implementierung der Internetschicht des TCP/IP-Modells bzw. der Vermittlungsschicht (engl. Network Layer) des OSI-Modells. IP ist ein verbindungsloses Protokoll, d. h. bei den Verbindungspartnern wird kein Zustand etabliert. Erst durch die Nutzung von TCP kommt ein Zustand in den Endgeräten zustande.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften und Funktionen[Bearbeiten]

Das IP bildet die erste vom Übertragungsmedium unabhängige Schicht der Internetprotokoll-Familie. Das bedeutet, dass mittels IP-Adresse und Subnetzmaske (subnet mask) für IPv4, bzw. Präfixlänge bei IPv6, Computer innerhalb eines Netzwerkes in logische Einheiten, so genannte Subnetze, gruppiert werden können. Auf dieser Basis ist es möglich, Computer in größeren Netzwerken zu adressieren und ihnen IP-Pakete zu senden, da logische Adressierung die Grundlage für Routing (Wegewahl und Weiterleitung von Netzwerkpaketen) ist.

Adressvergabe[Bearbeiten]

Öffentliche IP-Adressen müssen in der Regel weltweit eindeutig zugeordnet werden können, daher ist deren Vergabe durch die Internet Assigned Numbers Authority (IANA) geregelt. Diese delegiert große Netze an Regional Internet Registries (RIRs), welche dann Subnetze davon z. B. an Internetprovider vergeben, die weitere Subnetze bilden können oder einzelne Adressen an Kunden vergeben.

Am 1. Februar 2011 vergab IANA die letzten beiden freien IPv4-Adressblöcke 39/8 und 106/8 an das Asia-Pacific Network Information Centre APNIC. Am 3. Februar 2011 starteten IANA und ICANN daraufhin die sog. „Exhaustion Phase“, in der je einer der letzten fünf Adressblöcke für die RIRs reserviert wurde. Damit ist der IPv4-Adresspool der internationalen Vergabestelle IANA ausgeschöpft.

Versionsgeschichte[Bearbeiten]

Im Mai 1974 veröffentlichte das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) eine Forschungsarbeit mit dem Namen „Ein Protokoll für die gegenseitige Paket-Netzverbindung“. Darin beschrieben die Autoren Vint Cerf und Bob Kahn ein Zwischennetzwerkanschlussprotokoll, das die zur Verfügung stehenden Paketvermittlungsmöglichkeiten zwischen Knotenpunkten verwendet. Ein Hauptkontrollbestandteil dieses Modells war das „Übertragungskontrollprogramm“ (TCP), das sowohl verbindungsorientierte Verbindungen als auch Datenpaket-Dienstleistungen zwischen den Hosts vereinigte. Das monolithische Übertragungskontrollprogramm wurde später in eine Modularchitektur geteilt, die aus dem Übertragungskontrollprotokoll an der verbindungsorientierten Schicht und dem Internetprotokoll beim Zwischennetzwerkanschluss (Datenpaket) bestand. Das Modell wurde bekannt als TCP/IP.

Das Internetprotokoll ist eines der Elemente, die das Internet definieren. Das dominierende Zwischennetzwerkanschlussprotokoll, das heute im Gebrauch ist, ist das IPv4. Die Nummer 4 ist die in jedem IP Datenpaket eingetragene Protokoll-Versionsnummer.

Der Nachfolger von IPv4 ist IPv6. Seine wichtigste Modifizierung ist das Wenden-System. IPv4 verwendet 32-Bit-Adressen (ca. 4 Milliarden, oder 4,3·109, Adressen), während IPv6 128-Bit-Adressen verwendet (ca. 340 Sextillionen, oder 3,4·1038 Adressen).

Obwohl die Verwendung von IPv6 erst langsam im Juni 2008 erfolgte, verfügen alle US-Regierungssysteme über diese grundlegende Infrastruktur-Unterstützung, wenn auch nur über grundlegende Voraussetzungen. Die IP-Versionen 0 bis 3 waren Entwicklungsversionen und wurden zwischen 1977 und 1979 verwendet. Version 5 wurde als ein experimentelles strömendes Protokoll verwendet. Versionsnummern 6 bis 9 wurden für verschiedene Protokoll-Modelle vorgeschlagen, die entworfen wurden, um IPv4 zu ersetzen.

Andere Protokoll-Vorschläge genannt IPv9 und IPv8 tauchten nur kurz auf, es erfolgte aber keine weitere Umsetzung.

In der Praxis ist IP fast ausschließlich in der Version IPv4 im Einsatz. Die Nachfolgeversion IPv6 wird bereits von zahlreichen Betriebssystemen sowie einer Reihe von Endanwendungen unterstützt und gilt als genügend ausgereift für einen umfassenden Einsatz. Beide Versionen können gleichzeitig auf derselben Infrastruktur betrieben werden, daneben gibt es weitere Übergangsmechanismen von IPv4 zu IPv6. Auch die wichtigsten Backbones im Internet leiten bereits IPv6-Pakete weiter, so dass ein schrittweiser Umstieg nur noch von der Umsetzung durch die Serverbetreiber und Diensteanbieter abhängig ist.

Eine historische Version ist IPv3, auch bekannt als DoD Standard Internet Protocol.

Zuverlässigkeit[Bearbeiten]

Die Designgrundsätze der Internetprotokolle nehmen an, dass die Netzinfrastruktur an jedem einzelnen Netzelement oder Übertragungsmedium von Natur aus unzuverlässig ist. Auch setzen diese voraus, dass sich die Infrastruktur im Bezug auf Verfügbarkeit von Verbindungen und Knoten dynamisch verhält. Um jedoch die Netzinfrastruktur aufrechtzuerhalten, wird das Hauptaugenmerk der Datenübertragung vorsätzlich größtenteils auf den Endknoten jeder einzelnen Datenübermittlung gelegt. Router im Übertragungspfad schicken Datenpakete nur zu direkt erreichbaren und bekannten Übergängen, die die für den Bestimmungsort festgelegten Adressen vom Routenplanungspräfix vergleichen.

Demzufolge stellen diese Internetprotokolle nur beste Übergänge zur Verfügung, wodurch diese Dienste als unzuverlässig charakterisiert werden. Die im Netz architektonische Sprache ist ein Protokoll der Verbindung, im Gegensatz zu den weniger verbindungsorientierten Übertragungen. Jedes einzelne Datenpaket wird unabhängig behandelt. Da jeder einzelne Übermittlungsweg eines Datenpaketes neu definiert wird (dynamisch), ist es möglich, dass die Pakete auf verschiedenen Pfaden zu ihrem Bestimmungsort gesendet werden.

Die Internetprotokoll-Version 4 (IPv4) stellt den benötigten Schutz zur Verfügung, um sicherzustellen, dass die Nutzlast (IP Header) jedes Datenpaketes fehlerfrei ist. Ein Routenplanungsknoten berechnet eine Kontrollsumme für ein Paket. Wenn die Kontrollsumme schlecht ist, verwirft der Routenplanungsknoten das Paket. Der Routenplanungsknoten muss keinen Endknoten bekannt geben, obwohl das Internetkontrollnachrichtenprotokoll (ICMP) solche Ankündigungen erlaubt. Im Gegensatz dazu berechnet die Internetprotokoll-Version 6 (IPv6) Kontrollsummen für eine schnellere Verarbeitung von Paketen während der Routenplanung.

Alle Fehlerquellen im Übertragungsnetz müssen entdeckt und mit Hilfe der Übertragung auf Endknoten ersetzt werden. Die oberen Schicht-Protokolle der Internetprotokoll-Familie sind dafür verantwortlich, Zuverlässigkeitsprobleme aufzulösen. Zum Beispiel kann ein Host Daten zurückhalten und eine Richtigstellung durchführen, bevor die Daten an den jeweiligen Empfänger geliefert werden.

Linkkapazität und Leistungsfähigkeit[Bearbeiten]

Selbst wenn der Übermittlungspfad verfügbar und zuverlässig ist, stellt die dynamische Natur und die Ungleichheit des Internets und seiner Bestandteile keine Garantie dar, dass auch tatsächlich jeder dieser einzelnen Pfade wirklich fähig ist, eine Datenübermittlung durchzuführen. Zum Beispiel stellt die erlaubte Übermittlungsgröße der jeweiligen Datenpakete eine technische Einschränkung dar. Jede Anwendung muss versichern, dass richtige Übertragungseigenschaften verwendet werden.

Ein Teil dieser Verantwortung liegt auch in den oberen Schicht-Protokollen. IPv6 verwendet die Fähigkeit, die maximale Übertragungseinheitsgröße einer lokalen Verbindung, sowie den dafür komplett geplanten Pfad zum Bestimmungsort zu untersuchen. Die IPv4-Zwischennetzwerkanschlussschicht hat die Fähigkeit ursprünglich, große Datenpakete automatisch in kleinere Einheiten für die Übertragung zu zerlegen.

Das Übertragungskontrollprotokoll (TCP) ist ein Beispiel eines Protokolls, das seine Segment-Größe reguliert, um kleiner zu sein, als der maximal erlaubte Durchfluss, der Maximum Transmission Unit (MTU). Das Benutzerdatenpaket-Protokoll (UDP) und das Internetkontrollnachrichtenprotokoll (ICMP) ignorieren jedoch die MTU Größe, wodurch das IP gezwungen wird, übergroße Datenpakete zu zersplittern.

Siehe auch[Bearbeiten]

verwandte Protokolle
Anwendungen

Weblinks[Bearbeiten]


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