MAC-Adressen (Physische Adresse)

Damit jeder einzelne Rechner in einem Computernetz direkt angesprochen werden kann, muss er eindeutig gekennzeichnet sein. Solch ein individuelles Kennzeichen lässt sich leider nicht auf einfachem Wege aus der Hardware des Rechners ableiten: in früheren Zeiten wurde z.B. versucht, jede Netzwerkkarte durch eine eindeutige Nummer zu identifizieren. Diese Nummer wurde bei der Herstellung der Netzwerkkarte in einen ROM-Baustein auf der Karte "eingebrannt", und jedes Exemplar einer Netzwerkkarte sollte seine individuelle "MAC-Adresse" (Media Access Control Address) bekommen.

In alten "IPX/SPX-Netzen" wurden diese MAC-Nummern zur Identifikation der einzelnen Rechner eingesetzt. Recht bald tauchten aber Netzwerkkarten mit gleichen MAC-Adressen am Markt auf, was zu erheblichen Problemen in den Netzen führte. Daher werden die MAC-Adressen für den weltweiten Datenaustausch nicht mehr verwendet. Stattdessen kommen dort die IP-Adressen zum Einsatz. Nach wie vor werden aber die MAC-Adressen von den Netzwerkkarten für die Adressierung der Rechner im lokalen Netz genutzt. Bei einigen Funktionen im Netzwerk (z.B. Wake-On-Lan) muss auch der Benutzer die MAC-Adresse der Netzwerkkarte kennen. Daher muss sichergestellt sein, dass keine doppelten MAC-Adressen im Netzwerk existieren. Aber die MAC-Adressen müssen nicht mehr weltweit eindeutig sein.

Man kann die MAC-Adresse in der Befehlszeile (cmd) eines Windows-Computers ermitteln, wenn man ipconfig /all eingibt.

Beispiel für eine MAC-Adresse: 18-07-38-06-F6-A2

IP-Adressen (IPv4)

Auch in lokalen Netzen werden die Rechner inzwischen durch solche Adressen identifiziert, wie sie im globalen Bereich des Internets verwendet werden. Das Internet verwendet das "TCP/IP-Protokoll" (IPv4), das später noch genauer behandelt wird. Hier interessiert zunächst nur die dabei verwendete "IP-Adresse" (Internet Protocol - Adresse), welche nichts weiter ist als eine vier Byte lange Zahl, z.B.:

IP-Adresse: 192.168.123.137 = 11000000.10101000.1111011.10001001₂

An jeder der vier durch Punkte getrennten Stellen kann also eine ganze Zahl zwischen 0 und 255 stehen. Damit ist auch schon klar, wie viele Rechner es maximal im Internet geben darf, nämlich

(2⁸)⁴ = 2³² = 4 294 967 296.

Einige dieser Adressen sind für Spezialaufgaben reserviert und fallen daher für die Rechner-Kennzeichnung aus, sodass wir mit etwa 4 Milliarden IP-Adressen im Internet auskommen müssen. Immer wieder geistern daher Meldungen durch die Medien, dass in Kürze der IP-Adressraum im Internet ausgehen würde und damit das Internet an einen Punkt anlangen könnte, an dem es "voll" wäre.

Ernste Befürchtungen, dass der IP-Adressraum schon sehr kurzfristig ausgehen könnte, wurden Anfang der neunziger Jahre des 20. Jahrhunderts laut. Der Internet-Boom setzte gerade ein und es entstand in kürzester Zeit weltweit ein riesiger Bedarf an IP-Adressen für Internet-Zugänge und Webserver. Hochrechnungen über den schnellenden Bedarf ergaben einen Verbrauch aller bis dato freien IP-Adressen bis zum Jahr 1995.

Das Problem durch die beiden Hauptverursacher des steigenden Bedarfs an IP-Adressen, Internet-Zugänge und Webserver, wurde in kürzester Zeit durch neue Techniken entschärft:
Für Internet-Zugänge wurde die Network Address Translation (siehe Kapitel Ergänzungen) eingeführt und dem World Wide Web wurde eine überarbeitete Version des HTTP-Protokolls mit der Versionsnummer 1.1 verpasst, die so genannte virtuelle Webserver (siehe Filius-Experten-Übung beim Webserver) ermöglichte, also die Möglichkeit, auf einer IP-Adresse mehrere Webseiten mit unterschiedlichen Domain-Namen gleichzeitig betreiben zu können1.

Quelle: „IPv4“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=IPv4&oldid=81059097 (Abgerufen: 7. November 2010) 

IP-Adressen (IPv6)

Der Bedarf an IP-Adressen ist zwar weiterhin steigend, jedoch bei weitem nicht mehr so drastisch wie in den neunziger Jahren. Zudem unterliegt heutzutage die Vergabe von IP-Adressen durch die Regional Internet Registries (RIR) recht strengen Vergaberichtlinien.
Dennoch: Durch ungeschickte Vergabe von Adressbereichen (die University of California in Berkeley beispielsweise bekam 16,8 Millionen(!) IP-Adressen zugestanden) liegen große Bereiche des Adressraums brach. Eine Neuordnung wäre zwar theoretisch denkbar, die Fachwelt hält sie jedoch für nicht praktikabel.

Hinzu kommt, dass in bestimmten Regionen der Erde, wie Südamerika oder Asien, die Adressen schon heute langsam ausgehen. Man hat diese Regionen von vorn herein nur sehr bescheiden bedient, nach dem Motto: Was will ein chinesischer Bauer mit dem Internet anfangen... Aber auch in den anderen Regionen wird es knapp. In den USA werden 2011 die IP-Adressen verbraucht sein, obwohl die USA über 90% des öffentlichen IP-Adressenvorrats verfügen. Ursache ist die starke Zunahme von Mobilgeräten und anderen elektronischen Systemen mit Internetzugang¹. Und bald soll jede Waschmaschine und jeder Kühlschrank vernetzt werden...

Der langsam ausgehende Adressraum war nicht der einzige Grund, weshalb man sich ab 1995 daran setzte, die bisherige IP-Version (IPv4) aus den 70er Jahren durch den neuen Standard IPv6 zu ersetzten. IPv6 bietet gegenüber IPv4 die folgenden Vorteile:

• Größerer Adressraum - IPv6 verwendet 16 Byte pro Adresse statt der bisher üblichen 4 Byte. Eine IPv6-Adresse sähe dann in Hexadezimaldarstellung zum Beispiel so aus:
  
  4003:0dc8:15a6:08d4:2319:3b2a:0040:3221
  
  Es gibt dann (2⁸)¹⁶ = 2¹²⁸ = 3,4 ∙1038 = 340 Sextillionen Adressen. Kein Mensch weiß, was 340 Sextillionen sind! Drücken wir es daher etwas anders aus: Jedem Quadratmillimeter der Erde inklusive Ozeane stehen dann 600 Billiarden Adressen zu! Das sollte für die Kühlschränke reichen.... IPv6 bietet damit genügend Platz, um jedes Gerät im bestehenden und zukünftigen Internet mit einer eigenen, global gültigen Adresse auszustatten.
• Effizienteres Routing - Durch den überarbeiten IPv6-Header und das neue Adressierungsschema, das eine hierarchische Routing-Infrastruktur unterstützt, können IPv6-Router den entsprechenden Netzwerkverkehr schneller weiterleiten.
• Einfache Konfiguration - IPv6-Hosts können sich entweder über DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) oder mithilfe eines lokalen Routers selbst konfigurieren.
• verbesserte Sicherheit - Die IPv6-Standards beheben einige der Sicherheitsprobleme von IPv4. Sie bieten einen besseren Schutz vor Adress- und Portscans. Sie schreiben vor, dass IPv6-Implementierungen IPsec (Internet Protocol security) unterstützen müssen und der Netzwerkverkehr so geschützt werden kann.
  Zum letzten Punkt muss allerdings gesagt werden, dass es auch Fachleute gibt, die meinen, dass die Sicherheit wegen der statischen Eigenschaft der Adressen eher geringer wäre....

1: Freie Allgemeine, 4.10.2010, http://www.freie-allgemeine.de/artikel/news/ip-adressen-werden-2011-restlos-aufgebraucht-sein/ (Abgerufen: 7. November 2010)

Port (Ergänzung)

Auf einem Rechner können mehrere Programme gleichzeitig das Internet nutzen. Daher muss klar sein, welchem Programm eingehende Nachrichten zugeordnet werden müssen. Daher hat jede Schnittstelle zu einem Programm eine sogenannte Port-Nummer. Das ist mit der Postzustellung in einem Hochhaus vergleichbar. Hier reicht auch nicht die Adresse des Hauses, sondern der Name des Empfängers ist notwendig, um den richtigen Briefkasten auszuwählen. Die Portnummer gibt also die "Nummer des Briefkastens" an.

Die Portnummer wird oft nach einem Doppelpunkt hinter der IP-Adresse angegeben: z. B. 10.2.31.45:80

Serverprogramme (z B. Webserver) haben eine festgelegte, reservierte Portnummer, unter der sie immer erreichbar sind. Das ist notwendig, weil ein Nutzer des Dienstes sonst nicht wissen könnte, unter welcher Portnummer er den Server erreicht.

Schaue bei:

Client-Server-Prinzip

Domain-Name System (Ergänzung)

IP-Adressen sind für den Menschen nicht geeignet, da man sich die Zahlen nicht gut merken kann. Daher können Rechner auch über Namen (Domain-Namen) angesprochen werden. Dies wird in einem eigenen Kapitel später behandelt.

Schaue bei:

Domain Namen System