IP-Adressen und Ports

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1 IP-Adressen und Ports Eine Einführung Tina Umlandt Universität Hamburg 2. August 2011

2 Überblick Präsentationsablauf 1 IP = Internetwork protocol Schematische Darstellung über die Layer IP-Datenpaket (IPv4) Aufbau von IP-Adressen Schreibweise Netz- und Stationsanteil Reservierte IP-Adressen Subnetzmasken Supernetting und CIDR 2 auf IP aufbauende Services DNS NAT 3 Ipv6 Warum überhaupt? Notation der Adressen 4 Ports Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

3 IP = Internetwork protocol Schematische Darstellung über die Layer Einordnen in das OSI-Modell Wie passt das IP-Protokoll in die Layer-Darstellung? Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

4 IP = Internetwork protocol IP-Datenpaket (IPv4) Aufbau des IP-Headers Grundlegende Eigenschaften des IP IP arbeitet verbindungslos Adressen des Endsystems sind 32-bit Werte maximale Größe eines IP-Paketes ist 64KB (MTU) selbständige Paket-Fragmentierung durch einen Router ist möglich Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

5 IP = Internetwork protocol IP-Datenpaket (IPv4) Erklärung des IP-Headers Version Versionsnummer des zu verwendenen IP: aktuell immer 4 IHL 1 Länge des Paketkopfes in jeweils 32-bit Worten TOP 2 Spezifikation der Übertragungseigenschaften Total length Gesamtlänge des Pakets in Bytes ( maximal 64 KB ) Identification eindeutige Identifikationsnummer für jedes Paket; wird vom Absender eindeutig vergeben TTL 3 Anzahl der maximal zu überspringenden Router ( urspünglich Angabe in Sekunden! ) Protocol gibt das Protokoll der transport layer an: 1-ICMP, 6- TCP, 17-UDP,... Header checksum einfache Prüfsumme; wird von jedem Router neu berechnet 1 IP header length 2 Type of service 3 time to live Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

6 IP = Internetwork protocol Schreibweise Schreibweise in DDN ( decimal dotted notation) byteweise dezimale Darstellung, wobei die Bytes durch Punkte getrennt sind Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

7 IP = Internetwork protocol Netz- und Stationsanteil Unterteilung von Netzklassen 32-bit-Adressen werden in Netz- und Stationsanteil aufgetrennt um zu wissen, wo die Trennung stattfindet, müssen die Adressen aufgeschlüsselt werden dazu gibt es eine Adressklassifizierung: Class A-E Adressen 4 4 siehe Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

8 IP = Internetwork protocol Netz- und Stationsanteil Übersicht der Netzanteile der Netzklassen Netzanteil für Class A Netzanteil für Class B Netzanteil für Class C Netzanteil für Class D und E Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

9 IP = Internetwork protocol Reservierte IP-Adressen Reservierte IP-Adressen für den privaten Gebrauch (nach RFC 1918) Class A bis Class B bis Class C bis Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

10 IP = Internetwork protocol Subnetzmasken Subnetzmasken Subnetzmasken dienen zur nochmaligen Unterscheidung von großen Netzen Ohne Subnetzmasken: 4 Teilnetze = 4 Class-C-Adressen Es gilt: Zu einer 32-bit Adresse gehört eine 32-bit Subnetzmaske Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

11 IP = Internetwork protocol Subnetzmasken Definition einer Netzmaske Durch die Subnetzmaske wird die Erkennung des Subnetzes im letzten Bytes der IP-Adresse erlaubt: Subnetzanteil durch eine logische bitweise UND-Verknüpfung des letzten Bytes und der Subnetzmaske. In diesem Fall 1101, also Subnetz 13 Hostanteil durch logische bitweise UND-Verknüpfung des letzten Bytes mit der invertierten Subnetzmaske; in diesem Fall 1110, also Host 14 Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

12 IP = Internetwork protocol Subnetzmasken Anzahl der Subnetze Durch Reservierungen bestimmter Adressen ist die eigentliche Anzahl an Hosts geringer: alle Subnetze mit allen Bits = 1: Adressierung an alle Subnetze alle Subnetze und alle Bits = 0: Adressierung dieses Subnetzes alle Hosts mit alle Bits = 1: Adressierung aller Hosts dieses Subnetzes alle Hosts mit alle Bits = 0: Adressierung dieses Hosts Damit gilt: = 8 Subnetze mit jeweils = 32 2 = 30 Hosts = 16 Subnetze mit jeweils = 16 2 = 14 Hosts Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

13 IP = Internetwork protocol Subnetzmasken Beispiel Class C - Adresse Netzanteil ( ) Subnetz-Anteil (Subnetz 6) Host-Anteil (Netz 13) Subnetz-Maske ( ) Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

14 IP = Internetwork protocol Subnetzmasken Beispiel mit Class B Netzen Standardnetzmaske ist mit Subnetzmasken kann man Class C Adressen erzeugen Beispiel für und Subnetzbereiche zwischen und : erlaubt die Definition von 2 Subnetzen mit je (= 16382) Hosts erlaubt die Definition von (= 16382) Subnetzen mit je 2 Hosts Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

15 IP = Internetwork protocol Supernetting und CIDR Supernetting: Problem und Lösung Problem große Anzahl an Einzelnetzen sorgt für große Mengen in den Wegwahltabellen der Router CIDR (classless inter domain routing) es gibt hier keine reinen Class-A, -B und -C-Netze mehr ( classless ) es wird sich der Netzanteil gemerkt, Bsp: /22 = die ersten 22 Bits sind der Netzanteil Standardnotation: / CIDR-Notation: / 27 Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

16 auf IP aufbauende Services DNS Domain Name System Zuordnung einer IP-Adresse zu einem symbolischen Namen stellt auch Abfrage- und Antwortdienst bereit verwaltet eine Domäne, die einen eindeutigen Namen hat, und lokale Zuordnungen vollqualifizierter Name (FQDN) bestehend aus Lokaler_Name.Domain_Name Globaler DNS: hierarchisch organisiertes Namenssystem auf einer verteilten Datenbank Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

17 auf IP aufbauende Services NAT Network Address Translation jede Verbindung nach draußen hat eine spezifische Adress- und Portnummernumsetzung Adressen eingehender Pakete werden rückübersetzt Teilnetze können so auch mehrfach verwendet werden Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

18 Ipv6 Warum überhaupt? Warum IPv6 aktuelle Addressvorrat ist fast erschöpft IPv4 Exhaustion Counter: elementare Funktionen innerhalb des IP-Layers fehlen Planungsziel: min 100 Endgeräte pro Einwohner bei ca 10 mrd Menschen Adressen für Billiarden System an Billionen Netzen Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

19 Ipv6 Warum überhaupt? Eigenschaften von IPv6 Länge der Adresse wird erhöht auf 128 bit ( 16 Byte ) Vereinfachung und Verkürzung des Headers Datensicherheit innerhalb des IP-Layers mit Authentifizierung und Verschlüsselung Einführung von Flusskontrolle und Prioritäten für "multimediale Datenströme" Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

20 Ipv6 Warum überhaupt? Aufbau des IP-Headers Grundlegende Vereinfachungen "nur"doppelt so lang geworden, trotz vierfacher Addresslänge Header hat immer 40 bytes Minimale MTU beträgt nun 1280 Bytes Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

21 Ipv6 Warum überhaupt? Erklärung des IP-Headers Version Versionsnummer des zu verwendenen IP: 6 Traffic class legt "Behandlung"fest Flow label Datenflussmarkierung payload length Nutzdatenlänge Next header legt die Art der nachfolgenden Daten fest Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

22 Ipv6 Notation der Adressen Notation der Adressen 2001:0db8:582:ae33::29 hexadezimal Darstellung getrennt durch Doppelpunkte mit acht Gruppen zu jeweils 16 Byte Vereinfachungen Überflüssige Nullen entfernen: 2001:0000:0000:AFFE:0000:0000:0123: :0:0:AFFE:0:0:123:456 Komprimierung der Nullgruppen(max 1x): 2001:0:0:AFFE:0:0:123: ::AFFE:0:0:123:456 Vereinfachte Kennzeichnung alter IP-Adressen: 0:0:0:0:0:0:c325:57de 0:0:0:0:0:0: :: URL-Notation: Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

23 Ipv6 Notation der Adressen Strukturierung Aufbau erfolgt mit dem Aggregierbaren Globalen Unicast Adressen FP 5 TLA 6 NLA 7 SLA 8 Kennzeichnung, dass es sich um eine aggregierbare globale Unicast Adresse handelt Ermöglicht die Definition von 8192 zentralen Austauschpunkten Ermöglicht später dem Weitverkehrs-"Providerëine Strukturierung der Netze Lokal verwendetet Netzwerknmmer Interface Eindeutige Kennung des Netzwerk-Interfaces ( Hostadresse ) 5 Format prefix 6 Top level aggregator 7 Next level aggregator 8 Site level aggregator Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

24 Ipv6 Notation der Adressen Was verzögert die Einführung? Datenschutz: Der letzte Teil soll aus der MAC-Adresse bezogen werden Benutzung von NATs sorgen für einen internen großen Adressvorrat bei minimalem Bedarf offizieller IP-Addressen Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

25 Ports Was ist ein Port? 9 zusätzlicher Adressteil innerhalb des Netzwerkes 16bit groß: Werte zwischen 0 und Aufteilung zwischen well-known Ports ( ), registered ports ( ) Liste mit allen Ports: können einfach mit Firewalls gesperrt werden IP-Adresse zusammen mit einem Port: Socket 9 siehe Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

26 Danke Danke für die Aufmerksamkeit Sind noch Fragen? Tina Umlandt (Universität Hamburg) IP-Adressen und Ports 2. August / 25

2.1 Adressierung im Internet

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