Um den Aufbau und die Darstellung von IP-Adressen geht es in der
einhundertsiebenunddreißigsten Episode des
Anwendungsentwickler-Podcasts. TL;DR An IP-Adressen zeige ich dir,
wie Computer ihre Ziele im Netzwerk adressieren und wie du die
zugehörigen Zahlen lesen kannst. IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bit,
die als vier durch Punkte getrennte Dezimalzahlen erscheinen;
IPv6-Adressen haben 128 Bit und werden hexadezimal mit
Doppelpunkten geschrieben. Mit Zweierpotenzen und den Stellenwerten
der Zahlensysteme kannst du Binärzahlen ins Dezimalsystem
umrechnen, was du als IT-Azubi auch für die IHK-Prüfung brauchst.
Kapitelmarken [00:00:00] Einführung: Aufbau und Darstellung von
IP-Adressen [00:00:32] Von der URL zur technischen Adresse
[00:02:56] Internet Protocol und seine Versionen [00:03:37]
IP-Adressen am Beispiel eines Postpakets [00:06:18] IPv4: 32 Bit
und mögliche Kombinationen [00:08:43] Zweierpotenzen für Ausbildung
und Praxis [00:10:11] Bitlängen bei Farben, MAC-Adressen und CPUs
[00:13:50] IPv6 und der größere Adressraum [00:15:00] IPv4 in vier
Dezimalzahlen schreiben [00:17:36] Grundlagen der
Stellenwertsysteme [00:20:08] Binärzahlen ins Dezimalsystem
umrechnen [00:23:55] Oktette und die Schreibweise von IPv4
[00:26:52] IPv4 als Schwerpunkt der Netzwerkreihe [00:27:23] IPv6
und das Hexadezimalsystem [00:31:38] Hexadezimale Stellenwerte mit
Zweierpotenzen berechnen [00:34:20] Vier Bit durch ein
Hexadezimalzeichen darstellen [00:36:17] IPv6-Adressen mit
Doppelpunkten verkürzen [00:38:48] IPv6: acht Blöcke mit jeweils
vier Zeichen [00:39:32] Lernziele für IT-Azubis und Ausblick
[00:41:42] Feedback und Shownotes Inhalt IP-Adresse URLs sind für
Menschen einigermaßen gut zu verstehen und zu merken, aber Computer
kommunizieren leider nicht über URLs, sondern über IP-Adressen.
Eine IP-Adresse ist eine 32 Stellen lange Folge von Nullen und
Einsen. Das Bit ist die kleinste Informationseinheit der Informatik
und kann genau diese beiden Werte annehmen. Also ist eine
IP-Adresse 32 Bit lang. Da sich wenige Menschen 32 Stellen lange
Zahlen merken können, gibt es eine bessere Schreibweise für
IP-Adressen: man spaltet die 32 Bit in 4 x 8 Bit auf und wandelt
diese Teile jeweils um in eine Dezimalzahl. Das funktioniert ganz
einfach: Jede Stelle einer Binär- bzw. Dualzahl steht von rechts
ausgehend für ein Vielfaches von 2. Die Summe der entsprechenden
Stellen der Binärzahl malgenommen mit dem Wert der ihnen
zugeordneten Zweierpotenzen ergibt die Dezimalzahl. Die minimale
Dezimalzahl für eine Stelle der IP-Adresse ist 0. Die maximale
Dezimalzahl für eine Stelle der IP-Adresse ist 255. 10101000 (Basis
2) = 168 (Basis 10) 10101000 = 1 * 2^8 + 0 * 2^7 + 1 * 2^6 + 0 *
2^5 + 1 * 2^4 + 0 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 = 128 + 32 + 8 = 168
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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IP-Adresse IPv6 Zusammenfassung Wozu Computer IP-Adressen brauchen
Wenn du eine Website aufrufst, kannst du dir einen Domainnamen wie
google.com merken. Für die Kommunikation mit dem entfernten
Computer braucht dein Rechner dessen IP-Adresse. IP steht für
Internet Protocol. Ich vergleiche das mit einem Paket, auf dem die
Zieladresse steht: Auf dem Weg zur gewünschten Person durchläuft es
mehrere Zwischenstationen. Die Adresse gibt vor, wohin es geschickt
werden soll. Auch Datenpakete brauchen eine eindeutige Zieladresse,
damit sie beim vorgesehenen Computer ankommen. Für Geräte, die du
über das Internet erreichen möchtest, muss diese Adresse weltweit
eindeutig sein. IPv4: 32 Bit und rund vier Milliarden Möglichkeiten
Eine IPv4-Adresse ist 32 Bit lang. Ein Bit ist die kleinste
Informationseinheit in der Informatik und kann den Wert 0 oder 1
haben. Wie viele Kombinationen du mit einer bestimmten Zahl von
Bits bilden kannst, berechnest du mit 2^n, wobei n für die Anzahl
der Bits steht. Jedes zusätzliche Bit verdoppelt die Zahl der
Möglichkeiten: Mit einem Bit kannst du zwei Werte darstellen. Zwei
Bit ergeben vier Kombinationen: 00, 01, 10 und 11. Bei acht Bit
kommst du auf 2^8 = 256 Möglichkeiten. Für 32 Bit ergeben sich
ungefähr 4,2 Milliarden mögliche Adressen. Angesichts der weltweit
vorhandenen elektronischen Geräte reicht dieser Adressraum für eine
eigene Adresse pro Gerät nicht aus. Der Nachfolger IPv6 hat 128 Bit
und bietet mit 2^128 einen erheblich größeren Adressraum. IPv4
bleibt für die Praxis und die IHK-Prüfung relevant. In Unternehmen
ist es weiterhin verbreitet, während die Umstellung auf IPv6 lange
dauert. Deshalb konzentriere ich mich in meiner Reihe zu
Netzwerkgrundlagen zunächst auf IPv4. Zweierpotenzen für Ausbildung
und Praxis Meinen IT-Azubis empfehle ich, die wichtigen
Zweierpotenzen auswendig zu lernen. Wenn du etwa ein Netzwerk für
100 Clients planst, musst du einschätzen können, wie viele Adressen
die gewählte Größe erlaubt. Von 2^1 bis 2^10 lauten die Werte: 2,
4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 Weitere Bitlängen begegnen
dir an verschiedenen Stellen: 16 Bit: 2^16 = 65.536 Möglichkeiten.
24 Bit: ungefähr 16 Millionen Möglichkeiten, etwa bei der Farbtiefe
eines JPEG-Bildes. Die RGB-Farbkanäle erhalten jeweils acht Bit und
damit 256 Abstufungen pro Kanal. 48 Bit: die Länge einer
MAC-Adresse, die ein Hardwaregerät identifiziert. 64 Bit: eine
übliche Wortbreite heutiger CPUs. Wie du IPv4-Adressen liest Für
die lesbare Schreibweise teilst du die 32 Bit in vier Gruppen mit
jeweils acht Bit. Jede Gruppe heißt Oktett und umfasst 256 mögliche
Werte. Du rechnest die Gruppen einzeln in Dezimalzahlen um und
trennst sie durch Punkte. Ein Beispiel ist 192.168.178.1, eine
übliche Adresse einer neu eingerichteten Fritzbox. Diese
Schreibweise erleichtert dir das Lesen und Eintragen einer Adresse,
etwa in einer Konfigurationsdatei. In den Datenpaketen steht die
Adresse als Bitfolge. Binärzahlen ins Dezimalsystem umrechnen Bei
einem Stellenwertsystem bestimmt die Basis, welchen Wert jede
Stelle hat. Du beginnst rechts mit dem Exponenten null und erhöhst
ihn mit jeder Stelle nach links. Im Dezimalsystem mit Basis 10
haben die Stellen die Werte 1, 10, 100, …. Die Zahl 123 kannst du
deshalb so ausrechnen: 1 × 100 + 2 × 10 + 3 × 1 = 123 Für das
Binärsystem, auch Dualsystem genannt, gilt die Basis 2. Von rechts
nach links ergeben sich die Stellenwerte 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64,
128, …. Du multiplizierst jede Ziffer mit ihrem Stellenwert und
addierst die Ergebnisse. Da die Ziffern entweder null oder eins
sind, addierst du die Stellenwerte, an denen eine eins steht: 101
ergibt 4 + 1 = 5. 1101 ergibt 8 + 4 + 1 = 13. 10101000 ergibt 128 +
32 + 8 = 168. Damit kannst du jedes Oktett einer IPv4-Adresse ins
Dezimalsystem umrechnen. Die umgekehrte Richtung wird in dieser
Einführung noch nicht behandelt. Hexadezimalzahlen und IPv6 Das
Hexadezimalsystem hat die Basis 16. Seine Zeichen sind 0 bis 9
sowie A bis F. Nach F folgt beim Weiterzählen 10. Die Stellenwerte
lauten von rechts nach links 1, 16, 256, …; die hexadezimale Zahl
100 entspricht daher dem Dezimalwert 256. Mit vier Bit kannst du 16
Werte darstellen. Ein Hexadezimalzeichen steht somit für vier Bit,
beispielsweise 0 für 0000 und F für 1111. Eine vollständig
ausgeschriebene IPv6-Adresse umfasst 32 Hexadezimalzeichen,
aufgeteilt in acht Blöcke mit jeweils vier Zeichen. Zwischen den
Blöcken stehen Doppelpunkte. Zusammenhängende Blöcke, die
vollständig aus Nullen bestehen, lassen sich durch :: verkürzt
schreiben. Beim Lesen ergänzt du dort so viele Nullblöcke, bis die
vollständige Länge von 128 Bit erreicht ist. Der Informationsgehalt
bleibt erhalten, und über das Netzwerk werden weiterhin dieselben
Bits übertragen. Als weiteres Zahlensystem begegnet dir das
Oktalsystem mit Basis 8, beispielsweise bei Linux-Dateirechten. Was
du für die Ausbildung brauchst Als angehende:r Fachinformatiker:in
Anwendungsentwicklung brauchst du diese Grundlagen ebenfalls. Für
spätere Subnetting-Aufgaben arbeitest du mit den einzelnen
Bitmustern. Dazu gehören Zweierpotenzen und das Umrechnen zwischen
Zahlensystemen ebenso wie die Länge und Schreibweise der
IP-Adressen. Transkription der gesamten Episode Automatisch
erzeugte Transkription der Episode [0:00] Herzlich willkommen zum
Anwendungsentwickler-Podcast, dem Podcast rund um die Ausbildung
zum Fachinformatiker [0:09] für Anwendungsentwicklung. In dieser
Episode geht es um den Aufbau und die Darstellung [0:14] von
IP-Adressen. Viel Spaß! [0:20] Hallo und herzlich willkommen zur
137. Episode des Anwendungsentwickler-Podcasts. Mein Name [0:27]
ist Stefan Macke und heute geht es weiter mit der kleinen
Einführungsreihe zum Thema [0:32] Netzwerkgrundlagen. Letztes Mal
hatten wir uns ja schon über einen ganzen Haufen Themen [0:37]
unterhalten, die so zur Einführung nötig waren. Insbesondere
Internet, Intranet, Website, [0:42] Homepage und die längste Zeit
eigentlich über URLs, also die Uniform Resource Locators. [0:48]
Das sind ja die Dinger, die wir als Mensch oben in die Browserzeile
eingeben, um dann [0:52] auf eine Website zu kommen. Und das hat
länger gedauert, als ich erwartet hätte. Ich habe [0:57] intensiv
den Aufbau von URLs beschrieben und so weiter und so fort. Hör dir
das gerne nochmal [1:01] an, wenn du es noch nicht gehört haben
solltest. Denn heute geht es jetzt nahtlos an der Stelle [1:05]
weiter, wenn wir jetzt diese URL da eingegeben haben im Browser und
jetzt Enter drücken. Dann [1:11] haben wir als Mensch also dort
etwas eingegeben, was wir sogar einigermaßen noch nachvollziehen
[1:14] können. Auch wenn die URL ja ein technischer Begriff ist und
der Aufbau auch ganz viele [1:19] Technik-Bestandteile beinhaltet,
muss ich sie als Mensch nicht unbedingt alle verstehen. Und [1:24]
ich kann sie mir aber auch einigermaßen gut merken. Denn das, was
ich da eingebe, ist nicht ...
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