Um private IP-Adressbereiche und das Routing von Netzwerkpaketen
geht es in der einhundertvierzigsten Episode des
Anwendungsentwickler-Podcasts. Inhalt Private IP-Adressbereiche Da
es im aktuellen Standard IPv4 nicht genug IP-Adressen für alle
Teilnehmer auf der Welt gibt, muss eine Möglichkeit geschaffen
werden, IP-Adressen abgeschlossen vom Internet zu vergeben, um
interne Netzwerke betreiben zu können. Es gibt einige fest
definierte IP-Adressbereiche, die im Internet nicht verfügbar sind:
die privaten IP-Adressbereiche 10.0.0.0, 172.16.0.0 (bzw. genauer
172.16.0.0 bis 172.31.255.255) und 192.168.0.0. Aber wenn sie im
Internet nicht verfügbar sind, wie kommt man dann ins Netz? Routing
und NAT Es wird ein Gerät benötigt, dass zwischen das private und
das öffentliche Netz geschaltet wird: ein Router. Der "übersetzt"
quasi zwischen Intra- und Internet. Private IP-Adressen sind im
Internet nicht auffindbar (sie werden nicht "geroutet"). Daher
ersetzt der Router auf dem Hinweg die private Quell-IP-Adresse des
Clients durch seine eigene öffentliche IP-Adresse des
Internetanschlusses (z.B. per DSL oder Kabel). An diese kann der
Webserver die Antwort auf die Anfrage dann zurückschicken. Wenn
dann später die Antwort des Webservers im Router eintrifft, muss
dieser die Ziel-IP-Adresse des Pakets wieder auf die private
IP-Adresse des Clients setzen und das Paket an diesen weiterleiten.
Dafür muss sich der Router "merken", welcher Client welche Anfrage
an welchen Server gestellt hat, damit er die Antworten passend
zuordnen kann. Dieses Prinzip heißt NAT (Network Address
Translation) und ermöglicht mehreren Clients mit verschiedenen
privaten IP-Adressen über einem gemeinsamen Router mit einer
einzigen öffentlichen IP-Adresse ins Internet zu gelangen. Auch der
Router hat meist keine direkte Verbindung zum Zielserver, sondern
muss die Pakete auf eine "Reise" durch das Netzwerk schicken, bis
es (ggfs. über mehrere weitere Router hinweg) beim Ziel ankommt.
Aber woher weiß der Router, an welchen anderen Router er das Paket
ggfs. schicken muss? Das Default Gateway ist der "nächste Knoten"
im Netzwerk auf dem Weg zur Zieladresse. Dieser wird immer
angesprungen, wenn der Zielknoten nicht direkt erreichbar ist.
Diese Übersetzung kann man beliebig fortführen. Ein Client muss
dazu nur die Adresse seines Routers kennen, der dann wiederum einen
Router kennt, der dann das weitere Routing übernimmt usw.
Irgendwann landet das Paket bei einem Knoten, der direkt mit dem
Ziel kommunizieren kann, und es wird zugestellt. In unserem
Heimnetzwerk übernimmt die Fritzbox übrigens mehrere Rollen
gleichzeitig: DHCP- und DNS-Server sowie Router und Default
Gateway. Gateways müssen nicht immer Router sein, aber de facto
sind sie es heute so gut wie immer, da die historische Aufgabe,
Netzwerke unterschiedlicher Technologien (z.B. IP und IPX/SPX)
miteinander zu verbinden, durch den flächendeckenden Einsatz von IP
nicht mehr benötigt wird. Mit dem Kommandozeilentool tracert (oder
traceroute unter Linux) kann man den Weg zum Ziel über alle Knoten
dazwischen verfolgen. Dazu wird der TTL-Eintrag (Time to live) des
IP-Pakets genutzt, den jeder Knoten automatisch herunterzählt. Bei
0 angekommen wird das Paket verworfen. Dabei wird aber eine Info an
den Sender mit der Adresse des verwerfenden Knotens geschickt.
tracert verschickt nun der Reihe nach Pakete mit TTL 1, 2, 3, 4
usw. und gibt die Adressen der verwerfenden Knoten aus.
Literaturempfehlungen Im guten alten IT-Handbuch für
Fachinformatiker* werden in Kapitel 4 Netzwerkgrundlagen die
meisten hier genannten Inhalte ausführlich erläutert. In meinem
Buchclub gehe ich auf die Inhalte auch noch einmal im Detail ein. *
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Private IP-Adresse Router Gateway (Informatik)
Netzwerkadressübersetzung Time to Live
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