LF3.7 – IP-Adressierung mit IPv4 und IPv6 einordnen

Von MAC zu IP

LF3.6 hat gezeigt, dass MAC-Adressen für die lokale Ethernet-Kommunikation eine wichtige Rolle spielen.

IP-Adressen erfüllen eine andere Aufgabe.

IPv4: 32 Bit

Eine IPv4-Adresse besitzt 32 Bit.

Sie wird üblicherweise als vier dezimale Oktette dargestellt.

Beispiel:

Jedes Oktett repräsentiert 8 Bit. Vier Oktette ergeben damit:

4 × 8 Bit = 32 Bit

Für SemaTrain verwenden wir bei normalen IPv4-Beispieladressen insbesondere den nach RFC 5737 für Dokumentation vorgesehenen Bereich 192.0.2.0/24.

IPv6: 128 Bit

Eine IPv6-Adresse besitzt 128 Bit.

Die vollständige Schreibweise besteht grundsätzlich aus acht Gruppen mit jeweils vier hexadezimalen Zeichen.

Beispiel in verkürzter Form:

Der Präfix 2001:db8::/32 ist nach RFC 3849 ausdrücklich für IPv6-Dokumentationsbeispiele vorgesehen.

Dadurch müssen in Lernunterlagen keine real vergebenen Produktivadressen verwendet werden.

Hexadezimale IPv6-Schreibweise lesen

IPv6 verwendet hexadezimale Ziffern:

0–9 und a–f

Eine Gruppe wie:

0db8

besteht aus vier hexadezimalen Stellen und repräsentiert 16 Bit.

Acht solcher Gruppen ergeben:

8 × 16 Bit = 128 Bit

IPv6-Adressen verkürzen

IPv6-Adressen wären in vollständiger Form sehr lang. Deshalb existieren definierte Schreibverkürzungen.

Zwei wichtige Regeln:

1. Führende Nullen innerhalb einer Gruppe dürfen weggelassen werden.
2. Eine zusammenhängende Folge aus Nullgruppen kann durch :: verkürzt werden.

Beispiel:

Was bedeutet eine Präfixlänge?

Eine Adresse kann gemeinsam mit einer Präfixlänge notiert werden.

Beispiele:

• 192.0.2.25/24
• 2001:db8:27:10::25/64

Die Zahl hinter dem Schrägstrich beschreibt, wie viele Bits zum Präfix gehören.

In LF3.7 wird diese Information gelesen und eingeordnet.

Wie daraus IPv4-Netzadressen, Hostbereiche und Broadcastadressen berechnet werden, folgt systematisch erst in LF3.8.

Präfix ist nicht Anzahl der Clients

Ein häufiger Denkfehler lautet:

„/24 bedeutet 24 mögliche Geräte.“

Das ist falsch.

Die Präfixlänge ist eine Anzahl von Bits, nicht die Anzahl vorhandener oder zulässiger Clients.

Entsprechend bedeutet auch /64 bei IPv6 nicht, dass genau 64 Clients vorhanden sind.

IPv4-Loopback

Der IPv4-Bereich 127.0.0.0/8 ist für Loopback vorgesehen.

Loopback dient der Kommunikation des Systems mit sich selbst.

Ein sehr bekanntes Beispiel ist:

Eine Loopbackadresse beschreibt damit keine gewöhnliche Adresse eines anderen Clients im LAN.

IPv4 Link-Local

Der Bereich 169.254.0.0/16 ist als IPv4 Link-Local-Adressraum vorgesehen.

Für LF3.7 genügt die Einordnung:

• Die Adresse hat einen besonderen lokalen Zweck.
• Sie ist nicht mit einer normalen, frei geplanten Produktivadresse gleichzusetzen.
• Ihre Beobachtung in einer Client-Konfiguration ist ein fachlich relevanter Hinweis.

Die automatische Vergabe und die dazugehörigen Protokollabläufe werden hier nicht administrativ vertieft.

IPv6 Link-Local

IPv6 besitzt ebenfalls Link-Local-Adressen.

Der zugehörige Präfixbereich lautet:

Eine Link-Local-Adresse besitzt Bedeutung auf dem jeweiligen Link.

Sie darf nicht allein deshalb mit einer global erreichbaren IPv6-Adresse gleichgesetzt werden.

IPv6-Loopback

Die IPv6-Loopbackadresse lautet:

Sie erfüllt konzeptionell eine vergleichbare lokale Selbstadressierungsfunktion wie Loopback bei IPv4.

IPv6 kennt keinen Broadcast-Adressierungstyp

Aus LF3.6 kennen Sie die Ethernet-Broadcastadresse:

FF:FF:FF:FF:FF:FF

Diese MAC-Adresse darf nicht auf IPv6 übertragen werden.

IPv6 definiert keinen Broadcast-Adressierungstyp. Für Gruppenkommunikation werden unter anderem Multicastmechanismen verwendet.

Unicast, Anycast und Multicast bei IPv6

Die IPv6-Adressarchitektur unterscheidet grundsätzlich:

Die Routingmechanismen hinter Anycast werden in LF3.7 nicht vertieft.

Dokumentationsadressen statt Produktivadressen

Für SemaTrain werden bewusst reservierte Dokumentationsbereiche eingesetzt.

Damit bleiben Lernbeispiele von realen Kunden- und Produktivadressen getrennt.

K-27: vorhandene IPv4-Information lesen

Für Client A ist dokumentiert:

Ohne bereits ein Subnetz zu berechnen, können Sie sicher feststellen:

• Es handelt sich um IPv4.
• Die Adresse selbst besitzt 32 Bit.
• Sie wird in vier dezimalen Oktetten dargestellt.
• Die Präfixlänge beträgt 24 Bit.
• Der verwendete Adressbereich ist für Dokumentation geeignet.

Netzadresse, Hostbereich und Broadcastadresse werden hier noch nicht systematisch berechnet.

K-27: vorhandene IPv6-Information lesen

Für denselben Lernfall ist zusätzlich dokumentiert:

Sie können daraus feststellen:

• Es handelt sich um IPv6.
• Die vollständige Adresse besitzt 128 Bit.
• Die Schreibweise verwendet Hexadezimalzahlen.
• :: komprimiert eine Folge von Nullgruppen.
• Die Präfixlänge beträgt 64 Bit.
• 2001:db8::/32 ist für Dokumentation reserviert.

Diese Analyse benötigt noch keine Subnetzplanung.

Clientdaten systematisch lesen

Für LF3.7 eignet sich folgende Analysefolge:

1. Handelt es sich um IPv4 oder IPv6?
2. Ist die Schreibweise formal plausibel?
3. Welche Präfixlänge ist angegeben?
4. Handelt es sich erkennbar um einen besonderen Adressbereich?
5. Ist die Adresse Loopback, Link-Local, Dokumentationsadresse oder eine andere Adressform?
6. Welche Aussagen lassen sich sicher treffen?
7. Welche Aussagen benötigen weitere Netzparameter oder spätere Berechnungen?

Tatsache und Interpretation

Für eine vollständige Client-Konfiguration werden später weitere Netzparameter benötigt.

Typische Denkfehler

Bewusste curriculare Grenze

LF3.7 behandelt noch nicht:

• systematische IPv4-Subnetzberechnung,
• Netz- und Broadcastberechnung als Rechenverfahren,
• VLSM,
• Routingplanung,
• Router-CLI,
• DHCP-Konfiguration,
• DNS-Konfiguration,
• SLAAC- oder DHCPv6-Administration.

PRAXISAUFGABE

Praktische Lernaufgabe

Analysieren Sie folgende fiktive Clientinformationen:

Bestimmen Sie für jeden Eintrag:

1. IPv4 oder IPv6?
2. Adresslänge?
3. Präfixlänge, falls angegeben?
4. besondere Adressbedeutung erkennbar?
5. welche Aussage ist sicher möglich?
6. welche Aussage wäre noch Spekulation?

Berechnen Sie noch keine neuen Subnetze.

Praxisauftrag

Selbsttraining – keine Abgabe erforderlich.

Erstellen Sie eine Analysekarte für mindestens:

• eine IPv4-Dokumentationsadresse,
• eine IPv4-Loopbackadresse,
• eine IPv4-Link-Local-Adresse,
• eine IPv6-Dokumentationsadresse,
• eine IPv6-Link-Local-Adresse,
• die IPv6-Loopbackadresse.

Dokumentieren Sie jeweils:

• Protokollversion,
• Adressschreibweise,
• Adresslänge,
• Präfixlänge soweit vorhanden,
• Adressbedeutung,
• zulässige fachliche Aussage,
• eine mögliche Fehlinterpretation.

Verwenden Sie für normale Lernbeispiele ausschließlich reservierte Dokumentationsbereiche.

SELBSTKONTROLLE

Selbstkontrolle

• Kann ich IPv4 und IPv6 strukturell unterscheiden?
• Kenne ich 32 Bit und 128 Bit?
• Kann ich eine IPv6-Adresse mit :: lesen?
• Kann ich erklären, was /24 beziehungsweise /64 bedeutet?
• Kann ich 127.0.0.0/8 als IPv4-Loopback einordnen?
• Kann ich 169.254.0.0/16 als IPv4 Link-Local einordnen?
• Kann ich FE80::/10 als IPv6 Link-Local einordnen?
• Kenne ich ::1/128 als IPv6-Loopback?
• Kann ich erklären, warum IPv6 keinen Broadcast-Adressierungstyp besitzt?
• Kann ich IP- und MAC-Adresse weiterhin trennen?
• Habe ich die systematische Subnetzberechnung für LF3.8 offengelassen?

REFLEXION

Reflexion

Können Sie jetzt erklären:

• warum IPv4 und IPv6 unterschiedliche Adresslängen besitzen,
• wie Präfixlängen gelesen werden,
• warum eine Präfixlänge keine Clientanzahl ist,
• welchen Zweck Dokumentationsadressräume besitzen,
• warum besondere Adressbereiche vor einer Interpretation erkannt werden müssen,
• welche fachliche Grundlage LF3.7 an LF3.8 übergibt?