Netzwerkprotokolle verstehen: IPv6, DHCP, Adressierung & FQDN

IPv6: Das Internet-Protokoll der nächsten Generation

IPv6 verwendet 128 Bit anstelle der 32 Bit von IPv4, was eine exponentiell größere Anzahl von Adressen ermöglicht. Es gibt drei Hauptformen der Darstellung:

Darstellungsformen von IPv6-Adressen

• Standarddarstellung: Acht Blöcke von hexadezimalen Zahlen, getrennt durch Doppelpunkte, wobei jeder Block 16 Bit darstellt (z.B. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334).
• Verkürzte Darstellung: Eine oder mehrere aufeinanderfolgende Blöcke von Nullen können durch "::" ersetzt werden (nur einmal pro Adresse, z.B. 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334).
• Gemischte Darstellung: Eine Kombination aus IPv4- und IPv6-Adressen, oft am Ende der Adresse (z.B. ::ffff:192.0.2.128).

IPv6 ermöglicht die automatische Konfiguration von Geräten (Autoconfiguration). Die Adressierung ist komplexer als bei IPv4, bietet aber erweiterte Funktionen. Diese Funktion wird durch die Verwendung von MAC-Adressen als Teil der IP-Adressen und die Integration von DHCP- und DNS-Protokollen unterstützt.

DHCP-Protokoll: Dynamische IP-Adresszuweisung

Das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), definiert in RFC 1531, ermöglicht Netzwerkstationen, bei Bedarf automatisch eine IP-Adresse zu erhalten.

Geschichte des DHCP-Protokolls

DHCP wurde in den 1990er Jahren entwickelt, um das ältere BOOTP-Protokoll zu verbessern, das hauptsächlich auf Unix-Rechnern verwendet wurde.

Funktionsweise der IP-Adresszuweisung

Ein mit dem Internet verbundener Computer benötigt eine IP-Adresse. Diese Adressen werden von einer zentralen Behörde zugewiesen, die sie an Organisationen und Unternehmen vergibt. Internet Service Provider (ISPs) erhalten ebenfalls IP-Adressen und vereinfachen deren Zuweisung an Endbenutzer mittels DHCP. Dadurch können Endbenutzer eine IP-Adresse erhalten, ohne manuelle Konfigurationsänderungen vornehmen zu müssen.

Netzwerkebenen-Adressierung & Routing

Routing-Funktionen und Netzwerkarchitektur

Routing-Funktionen erleichtern die Lokalisierung von Geräten im Netzwerk und die Bestimmung des besten Übertragungswegs. Die Netzwerkebenen-Architektur koexistiert häufig mit der Sicherungsschicht (Link-Ebene), die zur Unterscheidung zwischen einzelnen Stationen dient, die mit demselben Medium verbunden sind.

Wichtige Protokolle der Netzwerkebene

Für eine korrekte Protokollstruktur und -funktion ist die Netzwerkebene darauf ausgelegt, große Mengen von Paketen effizient über Netzwerke zu senden. IP (Internet Protocol) ist hierbei das wichtigste Protokoll. Weitere wichtige Routing-Protokolle sind RIP (Routing Information Protocol) und OSPF (Open Shortest Path First).

Socket: Verbindungsendpunkte im Netzwerk

Ein Socket (oft auch als Steckverbindung bezeichnet) ist ein Paar von Zahlen, bestehend aus der IP-Adresse und der Portnummer, das einen eindeutigen Endpunkt in einem bestimmten Netzwerk identifiziert.

Jede Transportverbindung zwischen einem Ursprung und einem Ziel wird daher durch zwei Sockets definiert: den Quell-Socket und den Ziel-Socket.

FQDN: Vollständig qualifizierter Domain-Name

Ein Fully Qualified Domain Name (FQDN) ist ein vollständiger Domain-Name, der den Hostnamen des Computers und den Domain-Namen, zu dem der Computer gehört, kombiniert.

FQDNs sind absolute Adressen, die den vollständigen Pfad in der DNS-Hierarchie bis zum Root-Server angeben. Jedes Gerät im Netzwerk hat einen eindeutigen FQDN.