[Netzwerke] IP Adressen & Routing einfach erklärt

Schon jeder wird einmal die Begriffe IP Adresse, Router oder Subnetzmaske gehört haben, aber weißt du auch, was es damit auf sich hat?
Fast jeder hat einen Router zu Hause stehen, aber was tut der eig.?

In diesem Artikel versuche ich euch so einfach wie möglich zu vermitteln (sodass es auch ein interessierter Schüler verstehen kann), wie Pakete (Nachrichten) im Internet zugestellt werden oder vereinfacht ausgedrückt beschäftigen wir uns mit der Frage: “Wie funktioniert das Internet?“.

Internet Routing

Internet Routing

 

Jeder hat einen Router zu Hause stehen, um ins Internet zu gelangen. Aber was tut der denn wirklich?

 

Ein Vergleich mit der Post

Am einfachsten kann man den Sachverhalt erklären, wenn wir uns anschauen, wie denn die Deutsche Post funktioniert. Wir senden einen Brief ab, schreiben die Adresse des Empfängers drauf und schieben ihn in einen Briefkasten, wo er von einem Postboten abgeholt wird. Dieser gelangt dann in ein oder mehrere Verteilerzentren und wird schließlich vom austragenden Postboten in den Briefkasten des Empfängers gesteckt. Was so einfach klingt, enthält sehr viel Komplexität dahinter, denn schließlich muss dieser Brief erstmal in die richtige Stadt und dann auch noch zum richtigen Postboten gelangen, damit dieser ihn austragen kann.

 

Im Internet funktioniert es ähnlich. Nur dass wir hier keine Adresse bestehend aus Name, Straße, Hausnummer, PLZ & Ort haben, sondern lediglich eine IP Adresse.

Wenn wir also ein Paket im Internet verschicken wollen, geben wir die IP Adresse, quasi die Anschrift des Empfängers an. Solch eine IP Adresse sieht z.B. wie folgt aus: 191.172.2.1 . Relativ simpel, oder?

Diese IP Adresse hat es aber in sich! Sie enthält nämlich – wenn wir einmal zu unserem Beispiel zurückkehren – nicht nur die Straße, sondern auch die Hausnummer. Somit weiß man nicht nur, welcher Postbote den Brief austragen muss, sondern auch noch in welches Haus er gelangt. Der Postbote entspricht dem Router, die Straße dem Subnetz und die Hausnummer ist der Host (Empfänger Computer). Zugegeben, dieser Vergleich ist vielleicht nicht der beste, aber mit ihm kann man sich besser Brücken zum Verstehen bilden.

 

Jetzt etwas technischer…

Es gibt 2 Arten von IP Adressen, IPv4 & IPv6, wir behandeln hier aber ausschließlich IPv4. Diese besteht aus insgesamt 32 Bit (4 Segmente). Wenn wir die IP Adresse 191.172.2.1 einmal in Bits (ins Dualsystem) umrechnen, sieht sie wie folgt aus: 10111111.10101100.00000010.00000001. Irgendwo in diesen Bits sind quasi die Straße (Netz) & die Hausnummer (Host) versteckt, also der Netz– und der Hostanteil. Damit wir wissen, welche dieser Bits  zu welchem der beiden Teile gehören, gibt es eine sog. Bitmaske / Subnetzmaske. Sie verrät uns, wie viele der ersten Bits zum Netzanteil gehören. Meistens wird sie mit einem Slash hinter die IP Adresse geschrieben, z.B. 191.172.2.1/16 .

In diesem Fall verrät uns das, dass die ersten 16 Bits zum Netzanteil und die letzten 16 Bits (32 – 16 = 16 Bits) zum Hostanteil gehören. Die ersten beiden Segmente sind in diesem Fall die Subnetzmaske (die “Straße”) und die letzten beiden der Host (die “Hausnummer”). Konkret sieht das so aus: 191.172.2.1 .

Alternativ zur Bitmaske kann man den Netzanteil auch als Subnetzmaske (immer noch die “Straße”) in Zahlen angeben, z.B. so: 255.255.0.0 .

Dazu fügt man einfach so viele 1 ein, wie die Zahl nach dem Slash lautet. Also /24 –> 24 Einsen und danach mit Nullen auffüllen. Also in diesem Beispiel:
11111111.11111111.11111111.00000000 . Wichtig!: Nach allen 8 Bits folgt ein Punkt! Umgedreht können wir daraus wieder die Bitmaske mit Slash ablesen, indem wir einfach wieder die Einsen zählen –> /24 . Ob man eine Bitmaske oder eine Subnetzmaske angibt, ist also völlig irrelevant, da sie quasi das selbe bedeuten.

 

Was passiert also jetzt, wenn wir in unserer Straße (191.172.2.1/16) einen Brief (Nachricht) mit der Empfänger IP Adresse 102.8.1.2 abschicken? Dieser Brief gelangt zuerst zum Postboten (dem Router) und dieser prüft, ob sich die Anschrift des Empfänger in einem seiner Straßen befindet, also ob die Subnetzmaske zu ihm gehört. Wenn ja, stellt er ihn direkt zum richtigen Computer zu, wenn nicht, muss er sie an einen anderen Router / einem anderen Postboten übergeben. In diesem Fall muss er sie einem anderen übergeben, da er selbst nicht für dieses Subnetz zuständig ist. Dieser prüft wieder, bis sich jemand findet, der den Brief annimmt und dann in seinem Subnetz verteilt.

 

Die Routing-Tabelle

Natürlich steht noch die Frage offen, wie denn der Router weiß, zu welchem der anderen Router er die Nachricht senden muss, wenn das Subnetz nicht zu ihm gehört.

Ein Router hat mehrere Netzwerk Anschlüsse (“Ports” genannt) bzw. Schnittstellen. Er weiß auch, welches Subnetz an welchem dieser Ports / Schnittstellen anliegt. Hierfür hat er eine Routing Tabelle:

Port Nummer (Anschluss) / Schnittstelle
Subnetz
1 180.178.0.1/24
2 2.7.2.1/24
3 12.8.3.1/16

 

In diesem Fall ist er gleich für 3 Subnetze zuständig, 180.178.0.1/24, 2.7.2.1/24 und 12.8.3.1/16 . Wenn ein Paket ankommt, prüft er, ob dieses zu seinen Subnetzen gehört und leitet es dann einfach an diesen Port weiter. Wenn nicht, gibt es eine sog. Default Route (Subnetzmaske: 0.0.0.0). An diese Adresse / diesen Router leitet er alle Pakete weiter, die er intern nicht zustellen kann, die also nicht zu seinen eigenen Subnetzen gehören.

 

Ihr könnt euch unter Windows in der Kommandozeile eure Routing Table ausgeben lassen, wenn ihr “route print” eingebt und mit Enter bestätigt. Die Ausgabe sieht in etwa wie folgt aus:

Windows Routing Table

Windows Routing Table

 

Damit ist jetzt auch geklärt, was eine Routing Tabelle ist und an wen der Router sein Paket weiterleitet, wenn er nicht dafür zuständig ist.

Wie diese Routing Tabelle zustande kommt, wird an dieser Stelle nicht weiter erläutert, da dies sonst den Rahmen des Artikels sprengen würde. Aber vielleicht erscheint dazu ja mal ein weiterer Artikel.

 

Noch eine letzte Anmerkung der Vollständigkeithalber: Die Netzadresse wurde hier nicht weiter behandelt, sie entspricht der 1. möglichen (kleinste) Adresse im Subnetz und ist für dieses reserviert. Also z.B. bei 192.168.2.0/24: 11000000.10101000.00000010.00000000 . Und die Broadcast Adresse ist immer die letzte Adresse im Netz, in diesem Fall die 11000000.10101000.00000010.11111111 –> 192.168.2.255 .

 

Weiterführende Literatur & Quellen

4 thoughts on “[Netzwerke] IP Adressen & Routing einfach erklärt

    • Stimmt! Vielen Dank! 😀
      Da ist mir beim Umschreiben des Beitrags (erst stand dort mal “erste mögliche Host-Adresse im Netz”) wohl ein kleiner Fehler passiert. 😀
      Habe es korrigiert.

  1. Guter Beitrag! Schade, dass du IPv4 statt IPv6 erläutert hast – denn wie wir alle wissen, ist IPv4 deprecated und sollte nicht mehr verwendet werden 😉
    Wenn du Muße hast, kannst du IPv6 vielleicht noch mit einbeziehen?

    • Hey,

      Danke für deinen Kommentar! 🙂
      Man kann das Routing anhand von IPv4 besser erklären und IPv4 ist leider auch nach wie vor der Non-Plus-Ultra Standard, solange nicht alle umgestellt haben.
      Ich denke über einen IPv6 Artikel nach! 😀

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.