Was ist IP? IPv4, IPv6 und das Routing von Paketen
Das Internetprotokoll (IP) befördert Pakete anhand von IP-Adressen zwischen Netzwerken. Heute verwendet IPv4 32-Bit-Adressen und IPv6 128-Bit-Adressen. IP sorgt für Adressierung und Routing, verspricht aber für sich genommen nicht, dass jedes Paket ankommt, in der richtigen Reihenfolge ankommt oder einen geschützten Inhalt hat. Andere Protokolle und Anwendungen ergänzen die Dienste, die sie benötigen.
Wie ein Paket Netzwerke durchquert
Jedes IP-Paket trägt eine Quell- und eine Zieladresse. Router werten Routing-Informationen aus, um zu entscheiden, wohin sie es als Nächstes weiterleiten; der Weg kann je nach Netzwerkzustand und Betreiberrichtlinie variieren. IPv4 hat ein Feld Time to Live, IPv6 ein Hop Limit; beide werden bei jeder Weiterleitung verringert, damit ein Paket nicht endlos kreist. Geht ein Paket verloren, kann ein Protokoll einer höheren Schicht wie TCP die Daten bei Bedarf erneut senden. Wie die IPv4-Spezifikation festhält, bietet IP selbst weder durchgängige Zuverlässigkeit noch eine garantierte Reihenfolge.
Adressformate von IPv4 und IPv6
Eine IPv4-Adresse wird üblicherweise als vier Dezimalzahlen geschrieben, etwa 192.0.2.10. Eine IPv6-Adresse besteht aus Gruppen hexadezimaler Ziffern und erlaubt es, eine Folge von Nullgruppen abzukürzen, zum Beispiel 2001:db8::10. Diese beiden Beispielbereiche sind für Dokumentationszwecke reserviert und gehören zu keinen echten öffentlichen Diensten. Folgt auf eine Adresse /24 oder /64, ist das eine Präfixlänge: So viele führende Bits beschreiben den Netzwerkanteil. Der größere IPv6-Adressraum wird im Internet bereits genutzt; IPv6 ist nicht bloß ein Zukunftsprojekt. Die IPv6-Spezifikation beschreibt den Header und das Hop Limit.
Private Adressen und öffentliche Erreichbarkeit
Private IPv4-Adressen, etwa aus 192.168.0.0/16, können in voneinander unabhängigen lokalen Netzwerken wiederverwendet werden. Öffentliche IPv4-Dienste erreichen sie in der Regel über Adressumsetzung an der Netzwerkgrenze. Eine global gültige IPv6-Adresse bedeutet nicht, dass Außenstehende eine Verbindung zu einem Gerät aufbauen können: Firewalls und Betreiberrichtlinien können eingehenden Datenverkehr blockieren. Eine öffentliche IP-Adresse beweist auch nicht die Identität einer Person. Sie kann per NAT geteilt, dynamisch zugewiesen sein oder zu einem Proxy oder einem anderen Vermittler gehören.
Eine sinnvolle Reihenfolge bei der Fehlersuche
Lässt sich eine Website nicht öffnen, prüfen Sie zuerst die Adresse des Geräts, sein Standard-Gateway und die DNS-Auflösung. Eine Domain kann sowohl A- als auch AAAA-Einträge liefern, und ein Browser kann es mit beiden Adressfamilien versuchen. Testen Sie, ob das Problem bei einer Website, einer Protokollversion oder im gesamten Netzwerk auftritt. Vergleichen Sie die Zieladresse mit der Route und prüfen Sie lokale Firewallregeln, bevor Sie annehmen, dass der entfernte Server ausgefallen ist. Halten Sie bei der Beschreibung des Problems Adresse, Präfix und genaue Uhrzeit fest statt nur einen Screenshot einer IP-Nummer.
Routing zählt mehr als geografische „Nähe“
Eine IP-Adresse benennt ein Netzwerkziel, nicht einen unveränderlichen physischen Server oder Weg. BGP kann den Pfad zu einem Präfix ändern, und Anycast erlaubt es mehreren Standorten, dasselbe Präfix anzukündigen. Nutzer in verschiedenen Netzen können daher über dieselbe IP unterschiedliche Edge-Knoten erreichen. Siehe BGP und ASNs sowie Anycast.