Definition

Was ist IP?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Andreas Donner

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Das Internet Protocol (IP) stellt grundlegende Funktionen für den Transport und die Vermittlung von Datenpaketen in einem Netzwerk zur Verfügung. Es arbeitet im OSI-Schichtenmodell auf der Schicht 3 (Vermittlungsschicht) und bildet das Basisprotokoll für das öffentliche Internet. Es ist in den Versionen IPv4 und IPv6 im Einsatz.

Die Abkürzung IP steht für Internet Protocol. Es handelt sich um eines der wichtigsten und verbreitetsten Protokolle zum Transport und zur Vermittlung von Daten in einem Computernetzwerk. Das öffentliche Internet basiert auf dem Internet Protocol. Innerhalb des TCP/IP-Referenzmodells stellt IP die Funktionen der Schicht 2 (Internet Layer) zur Verfügung. Im ISO/OSI-Schichtenmodell ist es auf Layer 3 (Vermittlungsschicht; Network Layer) angesiedelt.

Das Internet Protocol arbeitet verbindungslos und unterteilt die Daten in Pakete, die es im Paketheader mit den zur Übertragung und Vermittlung benötigten Informationen versieht. Die Zustellung der Pakete am gewünschten Ziel und die Reihenfolge beim Eintreffen wird vom Internet Protocol nicht garantiert. Hierfür sind die Protokolle höherer Ebenen wie TCP (Transmission Control Protocol) zuständig. Sie sorgen auch für den definierten Verbindungsauf- und -abbau zwischen Sender und Empfänger.

Die wichtigsten Aufgaben des Internet Protocols sind die Paketierung, der Transport, das Routing (Vermittlung) und die Adressierung der Daten. Die Veröffentlichung des Internet Protocols erfolgte im Jahr 1974 vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Die endgültige Spezifizierung fand im RFC 791 im Jahr 1981 statt.

Die Versionen IPv4 und IPv6

Das Internet Protocol wird heute hauptsächlich in den Varianten IPv4 und IPv6 verwendet. Lange Zeit kam fast ausschließlich die Version 4 zum Einsatz. IPv6 ist der direkte Nachfolger von IPv4. Die Version IPv5 hat es in produktiven Netzwerken nie gegeben.

IPv6 beseitigt viele Einschränkungen von IPv4 und macht das Internet Protocol zukunftsfähig. So sind beispielsweise die IP-Adressen nicht mehr auf eine Länge von 32 Bit beschränkt, sondern 128 Bit lang. Im Internet und in lokalen Netzwerken oder auf Rechnern können die beiden IP-Versionen gleichzeitig aktiv sein und gemeinsam auf einer Infrastruktur betrieben werden.

Die Adressierung und Adressvergabe

Eine der wichtigsten Aufgaben des Internet Protocols ist die Adressierung der Datenpakete und der Rechner oder Netzknoten. Jede Layer-3-Netzwerkschnittstelle, über die kommuniziert werden soll, besitzt eine logische Internetadresse. Eine IPv4-Adresse ist vier Byte lang und kann beispielsweise 192.168.1.1 lauten. Die Länge der IPv6-Adresse beträgt 16 Byte und besitzt beispielsweise folgende Schreibweise: 2001:1db1:25b1:09c1:1a11:54ae:a370:8221

Zu jeder Adresse gehören eine Subnetzmaske oder eine Präfixlänge, die den Netz- und den Hostanteil der Adresse bestimmen. Jedes Datenpaket ist mit der IP-Adresse des Absenders und des Ziels versehen. Anhand der Zieladresse findet die Wegewahl im Netz statt.

Die Vergabe der Adressen an die Netzwerkschnittstellen kann manuell oder über automatische Verfahren erfolgen. Das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) kommt beispielsweise zur automatischen Adressvergabe zum Einsatz. Zur IP-Konfiguration eines Hosts gehören neben der IP-Adresse, der Subnetzmaske oder der Präfixlänge auch die Adresse des Default-Gateways und des DNS-Servers (Domain Name System).

Die Aufteilung in Datenpakete

Für den Transport und die Vermittlung der Daten gibt das Internet Protocol eine Paketstruktur vor. Das Datenpaket ist unterteilt in den eigentlichen Nutzdatenteil und den Header mit den Steuerungsinformationen. Die Länge eines Datenpakets kann zwischen 576 Byte und 65.535 Byte liegen. Neben den Adressen, der Paketlänge, einer Prüfsumme und weiteren Informationen führt der Header ein so genanntes Time-to-Live-Feld (TTL-Feld). Es wird von jedem Netzknoten um den Wert "1" reduziert und verhindert, dass Datenpakete ohne zeitliche Begrenzung in einem Netzwerk existieren. Erreicht das TTL-Feld den Wert "0", wird es vom Netzknoten oder Host verworfen.

Das Routing

Das Routing sorgt beim Internet Protocol für die Wegewahl eines Datenpakets durch das Netzwerk. Die Vermittlungsknoten besitzen so genannte Routingtabellen, anhand derer sie die Datenpakete auf einer bestimmten Verbindung weiterleiten. Hierfür erfolgt ein Abgleich der Zieladresse des Datenpakets mit den Einträgen der Routingtabelle. Die Auswahl des Wegs erfolgt auf jedem Zwischenknoten neu. Datenpakete mit gleichem Ziel können im Netzwerk unterschiedliche Wege nehmen und in veränderter Reihenfolge am Ziel eintreffen.

Wichtige weitere Protokolle und Funktionen des Internet Protocols

Das Internet Protocol nutzt zahlreiche weitere Protokolle und Verfahren, um alle Aufgaben zum Transport und zur Weiterleitung von Datenpaketen zu erfüllen. Dies sind unter anderem:

  • das Address Resolution Protocol (ARP) zur Auflösung von Hardwareadressen
  • das Internet Control Message Protocol (ICMP) zur Übermittlung von Status- und Steuerinformationen
  • Network Address Translation (NAT) zur Übersetzung von Adressen (private in öffentliche Adressen und umgekehrt)
  • Domain Name System (DNS) zur Auflösung von Domainnamen zu IP-Adressen

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