Das Internet Protocol ( IP ) ist ein in Rechnernetzen weit verbreitetes Netzwerkprotokoll und stellt durch seine Funktion die Grundlage des Internets dar. Das IP ist die Implementierung der Internetschicht des TCP/IP-Modells bzw. der Vermittlungsschicht ( englisch Network Layer ) des OSI-Modells . ^[3] IP ist ein verbindungsloses Protokoll, das heißt bei den Kommunikationspartnern wird kein Zustand etabliert.

Mit IPv4 und IPv6 sind zwei verschiedene Versionen des Internet Protocols verbreitet. Beide stellen ein eigenes Netzwerkprotokoll dar, das unabhangig von oder auch parallel zu dem anderen betrieben werden kann. Der Hauptunterschied ist die Große des Adressraums.

Eigenschaften und Funktionen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Das IP bildet die erste vom Ubertragungsmedium unabhangige Schicht der Internetprotokollfamilie . Das bedeutet, dass mittels IP-Adresse und Sub netzmaske (subnet mask) fur IPv4 , bzw. Prafixlange bei IPv6 , Computer innerhalb eines Netzwerkes in logische Einheiten, sogenannte Subnetze , gruppiert werden konnen. Auf dieser Basis ist es moglich, Computer in großeren Netzwerken zu adressieren und ihnen IP-Pakete zu senden, da logische Adressierung die Grundlage fur Routing (Wegewahl und Weiterleitung von Netzwerkpaketen) ist.

Adressvergabe [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Offentliche IP-Adressen mussen in der Regel weltweit eindeutig zugeordnet werden konnen, daher ist deren Vergabe durch die Internet Assigned Numbers Authority (IANA) geregelt. Diese delegiert große Adressblocke an die Regional Internet Registries (RIRs), welche dann Subnetze davon an Local Internet Registries (LIRs) vergeben. Zu den LIRs gehoren beispielsweise Internetdienstanbieter , die aus ihrem Adressbereich kleinere Subnetze oder einzelne Adressen an Kunden vergeben.

Bei IPv4 ist der zu vergebende Adressraum weitgehend aufgebraucht. Die IANA hat im Februar 2011 die letzten Adressblocke an die RIRs vergeben.

Versionsgeschichte [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Im Mai 1974 veroffentlichten Vint Cerf und Bob Kahn in einer Forschungsarbeit ein Netzwerkprotokoll zur ubergreifenden Kommunikation zwischen unterschiedlichen paketvermittelten Netzen. In dem Modell fuhren Endgerate ( englisch hosts ) ein ?Ubertragungskontrollprogramm“ ( englisch transmission control program ? TCP) aus, das die Ubermittlung eines kontinuierlichen Datenstroms zwischen Prozessen sicherstellt. Gateways ubernehmen die Umformung von Paketen an Netzwerkgrenzen. ^[4]

Die erste vollstandige Protokollspezifikation erschien mit RFC 675 im Dezember 1974. ^[5] Das monolithische Ubertragungskontrollprogramm wurde spater in eine Modularchitektur geteilt, die aus dem Internetprotokoll ( englisch internet protocol ) zur Host-zu-Host-Kommunikation und dem Ubertragungskontrollprotokoll ( englisch transmission control protocol ? TCP) zur Prozess-zu-Prozess-Kommunikation bestand. Das Modell wurde bekannt als TCP/IP-Referenzmodell.

Beide Protokolle wurden mehrfach uberarbeitet, ehe sie zum praktischen Einsatz kamen. Neben der finalen Bezeichnung als ?Internet Protocol“ wurde in Entwurfen auch ?Internetwork Protocol“, ^{[6] [7]} ?Internet Datagram Protocol“ ^[8] oder ?DoD Standard Internet Protocol“ ^{[9] [10]} verwendet. Bei großeren Anderungen des IP-Headers wurde eine im Header enthaltene Versionsnummer hochgezahlt. Bei der Einfuhrung von TCP/IP im Arpanet am 1. Januar 1983 ^[11] trugen IP-Pakete daher die Versionsnummer 4. Vorherige Versionen waren nicht verbreitet.

Im ersten Protokollentwurf war ein Adressierungsschema variabler Lange vorgesehen, bestehend aus einer mindestens 4 Bit langen Netzadresse, einer 16 Bit langen Hostadresse und einer 24 Bit langen Portnummer. ^[5] Spater wurden IP-Adressen auf 32 Bit festgelegt, bestehend aus 8 Bit Netzadresse und 24 Bit Hostadresse. ^[10] Die Portnummer wurde zu TCP verschoben und auf 16 Bit gekurzt. Mit RFC 791 wurden Netzklassen eingefuhrt, um mehr Flexibilitat bei der Aufteilung einer IP-Adresse in Netz- und Hostteil zu haben. ^[2] Subnetz-Segmentierung war zu dem Zeitpunkt noch nicht vorgesehen. Jon Postel kummerte sich um die Vergabe von Netzadressen ? eine Rolle, die spater als Internet Assigned Numbers Authority bezeichnet wurde.

Mit der sich abzeichnenden Knappheit von IP-Adressen begann Anfang der 1990er Jahre die Entwicklung eines Nachfolgeprotokolls. Zur Unterscheidung wurde das etablierte Internetprotokoll entsprechend der Versionsnummer im IP-Header als IPv4 und das neue Internetprotokoll als IPv6 bezeichnet. Die wichtigste Neuerung ist der erheblich großere Adressraum: gegenuber den 32-Bit-Adressen bei IPv4 (ergibt ca. 4 Milliarden, oder 4,3·10 ⁹ Adressen) verwendet IPv6 128-Bit-Adressen (ergibt ca. 340 Sextillionen, oder 3,4·10 ³⁸ Adressen).

Die Versionsnummer 5 war durch das experimentelle Internet Stream Protocol belegt, ^[12] das nicht als Nachfolger, sondern als Erganzung parallel zum Internetprotokoll gedacht war. Das Internet Stream Protocol wurde spater aufgegeben ohne eine nennenswerte Verbreitung erlangt zu haben. Die Versionsnummern 7 bis 9 wurden fur verschiedene Vorschlage eines IPv4-Nachfolgers verwendet, die jedoch zugunsten von IPv6 aufgegeben wurden. ^[13]

Die Verbreitung von IPv6 nimmt langsam zu, liegt jedoch hinter der Verbreitung von IPv4. Gangige Betriebssysteme und Standardsoftware unterstutzen beide Protokolle. Ubergangsmechanismen ermoglichen den gleichzeitigen Betrieb von IPv4 und IPv6 auf derselben Infrastruktur. Seit dem World IPv6 Day und World IPv6 Launch Day 2011 und 2012 bieten namhafte Websites und Internetdienstanbieter IPv6 an.

Zuverlassigkeit [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Designgrundsatze der Internetprotokolle nehmen an, dass die Netzinfrastruktur an jedem einzelnen Netzelement oder Ubertragungsmedium von Natur aus unzuverlassig ist. Auch setzen diese voraus, dass sich die Infrastruktur im Bezug auf Verfugbarkeit von Verbindungen und Knoten dynamisch verhalt. Um jedoch die Netzinfrastruktur aufrechtzuerhalten, wird das Hauptaugenmerk der Datenubertragung vorsatzlich großtenteils auf den Endknoten jeder einzelnen Datenubermittlung gelegt. Router im Ubertragungspfad schicken Datenpakete nur zu direkt erreichbaren und bekannten Ubergangen, die die fur den Bestimmungsort festgelegten Adressen vom Routenplanungsprafix vergleichen.

Demzufolge stellen diese Internetprotokolle nur beste Ubergange zur Verfugung, wodurch diese Dienste als unzuverlassig charakterisiert werden. Das IP ist verbindungslos, jedes einzelne Datenpaket wird unabhangig behandelt. Da jeder einzelne Ubermittlungsweg eines Datenpaketes neu definiert wird (dynamisch), ist es moglich, dass die Pakete auf verschiedenen Pfaden zu ihrem Bestimmungsort gesendet werden.

Die Internetprotokoll-Version 4 (IPv4) stellt den benotigten Schutz zur Verfugung, um sicherzustellen, dass der Protokollkopf jedes Datenpaketes fehlerfrei ist. ^[14] Ein Routenplanungsknoten berechnet eine Prufsumme fur den Paketkopf. Wenn die Prufsumme ungultig ist, verwirft der Routenplanungsknoten das Paket. Der Routenplanungsknoten muss keinen Endknoten bekannt geben, obwohl das Internetkontrollnachrichtenprotokoll (ICMP) solche Ankundigungen erlaubt. Im Gegensatz dazu verfugt die Internetprotokoll-Version 6 (IPv6) uber keine Prufsumme, ^[14] was zu einer schnelleren Verarbeitung wahrend der Routenplanung fuhrt.

Alle Fehlerquellen im Ubertragungsnetz mussen entdeckt und mit Hilfe der Ubertragung auf Endknoten ersetzt werden. Die oberen Schicht-Protokolle der Internetprotokoll-Familie sind dafur verantwortlich, Zuverlassigkeitsprobleme aufzulosen. Zum Beispiel kann ein Host Daten zuruckhalten und eine Richtigstellung durchfuhren, bevor die Daten an den jeweiligen Empfanger geliefert werden.

Linkkapazitat und Leistungsfahigkeit [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Selbst wenn der Ubermittlungspfad verfugbar und zuverlassig ist, besteht wegen der dynamischen Natur und der Heterogenitat des Internets und seiner Bestandteile keine Garantie, dass auch tatsachlich jeder dieser einzelnen Pfade fahig ist, eine Datenubermittlung wie gefordert durchzufuhren. Zum Beispiel kann die fur einen Ubertragungsabschnitt maximal erlaubte Ubermittlungsgroße fur Datenpakete eine technische Einschrankung darstellen. Daher muss idealerweise jede Anwendung Sorge dafur tragen, korrekte Ubertragungseigenschaften zu verwenden.

Ein Teil dieser Verantwortung kann auch durch Protokolle der oberen Schichten wahrgenommen werden. IPv6 verwendet die Fahigkeit, die maximale Ubertragungseinheitsgroße einer lokalen Verbindung sowie den dafur komplett geplanten Pfad zum Bestimmungsort zu ermitteln und zu nutzen. Die IPv4-Internetschicht besitzt die Fahigkeit, große Datenpakete in kleinere Einheiten fur die Ubertragung wie im Folgenden beschrieben zu zerlegen.

Das Transmission Control Protocol (TCP) ist ein Beispiel eines Protokolls, das seine Segmentgroße so regulieren kann, dass die resultierenden Frames (s. Internetprotokollfamilie ) nicht großer als der maximal erlaubte Durchfluss ( Maximum Transmission Unit , MTU) sind. Fur User Datagram Protocol (UDP) und Internet Control Message Protocol (ICMP) spielt jedoch die MTU-Große keine Rolle. Daher wird ggf. auf IP-Ebene erzwungen, dass ubergroße Datenpakete in kleinere Einheiten (entsprechend MTU) zerlegt werden. Dieser Vorgang wird als IP-Fragmentierung bezeichnet.

Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Commons : Internet Protocol  ? Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• RFC 791  ? Internet Protocol [Errata: RFC 791 ]. September 1981 (aktualisiert durch RFC 1349 , englisch).
• RFC 8200  ? Internet Protocol, Version 6 [Errata: RFC 8200 ]. Juli 2017 (lost RFC 2460 ab, englisch).
• ICANN IPv6 News Conference Miami, Florida am 3. Februar 2011 (englisch)
• Phasen der IPv4 Vergabe. ICANN (englisch).

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

1. ↑ RFC 8200  ? Internet Protocol, Version 6 [Errata: RFC 8200 ]. Juli 2017 (lost RFC 2460 ab, englisch).
2. ↑ ^{a b} Jon Postel : RFC 791  ? Internet Protocol . September 1981 (englisch).
3. ↑ Optische Netze ?Systeme Planung Aufbau . 1. Auflage. dibkom, Straßfurt 2010, ISBN 978-3-9811630-6-3 , S.   35 .  
4. ↑ Vint Cerf, Bob Kahn: A Protocol for Packet Network Intercommunication . In: IEEE Transactions on Communications . Band   22 , Nr.   5 . IEEE, Mai 1974, ISSN   0090-6778 , doi : 10.1109/TCOM.1974.1092259 (englisch, ieee.org ).  
5. ↑ ^{a b} Vinton Cerf, Yogen Dalal, Carl Sunshine: RFC 675  ? Specification of Internet Transmission Control Program . Dezember 1974 (englisch).
6. ↑ Jonathan B. Postel: Draft Internetwork Protocol Specification ? Version 2. (PDF) IEN 28. Februar 1978, abgerufen am 9. Februar 2020 .  
7. ↑ Jonathan B. Postel: Internetwork Protocol Specification ? Version 4. (PDF) IEN 41. Juni 1978, abgerufen am 9. Februar 2020 .  
8. ↑ Internet Datagram Protocol ? Version 4. (PDF) IEN 80. Jon Postel, Februar 1979, abgerufen am 9. Februar 2020 .  
9. ↑ DoD Standard Internet Protocol. IEN 123. Jon Postel, Dezember 1979, abgerufen am 9. Februar 2020 .  
10. ↑ ^{a b} Jon Postel : RFC 760  ? DoD Standard Internet Protocol . Januar 1980 (englisch).
11. ↑ J. Postel: RFC 801  ? NCP/TCP Transition Plan . November 1981 (englisch).
12. ↑ C. Topolcic (Hrsg.): RFC 1190  ? Experimental Internet Stream Protocol, Version 2 (ST-II) . Oktober 1990 (englisch).
13. ↑ Version Numbers. IANA, 6. November 2018, abgerufen am 9. Februar 2020 .  
14. ↑ ^{a b} Paket-basierte Kommunikationsprotokolle, Harald Orlamunder, Huthig