Internet Protocol - IP

Das Internet Protocol (IP) ist ein elementarer Bestandteil unseres heutigen Netzwerkverkehrs. So stellt dieses Netzwerkprotokoll die Grundlage des Internets dar, ist dabei aber verbindungslos und unzuverlässig (näheres dazu, weiter unten). Ziel von IP ist die Vermittlung von Datenpaketen. Eine Zuverlässigkeit dieser Vermittlung wird erst in Kombination mit TCP (Transmission Control Protocol) gewährleistet. Spezifiziert ist das Internet Protocol im RFC 791.

Eine Kommunikation per IP muss man sich dabei so vorstellen, dass Sender und Empfänger jeweils eine bestimmte IP-Adresse besitzen. Ebenfalls besitzen auch die meisten Zwischenvermittler, insbesondere Router, eine IP-Adresse und können das Internet Protocol "sprechen". Nun schickt beispielsweise der Sender seine Daten an den Router bei sich Zuhause, dieser Router schickt die Daten weiter an den Router des Providers, dieser schickt sie an einen Router eines anderen Providers und dieser schickt ihn letztendlich zum eigentlichen Empfänger. Welche Route dabei jeweils gewählt wird, steht nicht fest und kann dynamisch von den jeweiligen Routern entschieden werden. Die Zwischenstationen dienen lediglich der Weiterleitung. Dementsprechend nehmen sie das Datenpaket an, entpacken die "äußere Schicht" des Pakets soweit, bis sie zu den benötigten Daten gelangen. Dies sind im IP-Header angegeben, in dem unter anderem die Zieladresse steht, für die der Router anschließend eine passende Route sucht, ehe er das Paket wieder einpackt und an den nächsten Router oder das Ziel schickt.

Zusammengesetzt wird ein IP-Datengramm aus verschiedene Teile. Neben den eigentlichen Daten spielt hier der Header eine wichtige Rolle. Darin befinden sich unterschiedliche Angaben, wie welche Version verwendet wird, welches höhere Protokoll (wie z.B. TCP) genutzt werden soll oder wie die Absender- und Empfänger-Adressen sind.

IP-Pakete können in kleinere Teile fragmentiert werden. Statt einem großen Paket werden dabei viele kleinere Pakete verschickt. Diese können auf völlig unterschiedliche Routen zum Empfänger gelangen und dabei in zufälliger Reihenfolge ankommen. Deshalb ist es wichtig, dass IP-Pakete identifiziert und damit später beim Empfänger wieder zusammengesetzt (sogenanntes Reassemblieren) werden können.

Aktuell existieren zwei IP-Versionen die sich im Einsatz finden. Die ursprüngliche Version war IPv4. IPv4-Adressen bestanden aus insgesamt 32 Bits, sodass der komplette Adressraum 2³² (ungefähr 4,3*10⁹) unterschiedliche Adressen umfasst. So viele unterschiedliche Geräte konnten rein theoretisch adressiert werden. Allerdings stehen nicht alle Adressen zur Adressierung bereit, da bestimmte Bereiche reserviert sind. Doch auch so wurden die IP-Adresse, selbst nach verschiedenen Erweiterungstechniken wie dynamische IP, Classless Interdomain Routing ...) knapp. Bei einer Weltbevölkerung von rund 7,2 Milliarden Menschen (Stand 01/2014) kein Wunder. Schließlich haben die meisten nicht nur einen Computer, sondern auch einen Laptop, Smartphone usw. Alle diese Geräte brauchen eine IP-Adresse, wenn sie im Internet mit anderen Geräten kommunizieren möchten. Es musste also ein neues Protokoll her und dieses kam auch mit IPv6. Im Gegensatz zu IPv4 beträgt die Adressgröße bei IPv6 128 Bit, womit der Adressraum nun 2¹²⁸, also rund 3,4*10³⁸ unterschiedliche IP-Adressen umfasst. Damit steigerte sich der Adressraum um den Faktor 2^128-32. Mit IPv6 sind nun rund 10²⁴ Adressen pro Quadratmeter der Oberfläche der Erde möglich. Man darf gespannt sein, ob es irgendwann wieder zu einer Adressknappheit kommen wird. Doch nicht nur einen viel größeren Adressraum brachte die neue Version des Internet Protocols mit sich. Auch die Größe von Routing Tabellen (jenen Tabellen aufgrund Router den Weg für das Datenpaket planen) sind dank IPv6 kleiner, es gibt eine höhere Sicherheit, eine bessere Unterstützung von Multicasting und auch für die Zukunft wurde gesorgt, in dem IPv6 viel flexibler für etwaige Änderungen ist, als das beim Vorgänger der Fall war.

Nachfolgend noch ein paar Worte was man nun genau unter der Verbindungslosigkeit und der Unzuverlässigkeit beim Internet Protocol versteht.

Verbindungslos:

Im Zusammenhang mit dem Internet Protocol spricht man von verbindungslos, da bei diesem Protokoll bei der Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern beim Aufbau dieser nicht erst eine bestimmte Vereinbarung getroffen werden muss. So wird vor dem Nachrichtenversand nicht festgestellt, ob das Ziel überhaupt erreichbar und bereit für den Empfang ist.

Unzuverlässig:

Die Aufgabe des IP ist es Daten effizient von einer Zwischenstation zur anderen zu vermitteln. Dabei kümmert es sich nicht darum, ob die versendete Pakete beim nächsten Hop auch korrekt ankommen. Soll eine Zuverlässigkeit hergestellt werden, muss auf das Transmission Control Protocol zurück gegriffen werden.

Artikel vom 09.06.2014