IP-Adressen

Kurz: Eine logische Adresse, die ein Gerät innerhalb eines Netzwerks eindeutig identifiziert und für das Routing von Datenpaketen genutzt wird — als IPv4 (32 Bit) oder IPv6 (128 Bit).

Genauer: Im Gegensatz zur fest an die Hardware gebundenen MAC-Adresse ist eine IP-Adresse logisch und kann sich ändern (z. B. bei jedem Verbindungsaufbau per DHCP). Man unterscheidet private Adressen (nur im lokalen Netz gültig) und öffentliche Adressen (im Internet eindeutig).

Im Detail

Hierarchische Struktur statt fester Hardware-Bindung

Der wichtigste Unterschied zur MAC-Adresse ist die Hierarchie: Eine MAC-Adresse ist fest an ein Stück Hardware gebrannt und trägt keinerlei Information über den Standort. Eine IP-Adresse dagegen ist strukturiert nach Netzwerkzugehörigkeit — der vordere Teil identifiziert (zusammen mit der Subnetzmaske) das Netzwerk, der hintere Teil das konkrete Gerät darin. Genau diese Struktur macht Routing über weite Distanzen überhaupt praktikabel: Ein Router muss nicht jede einzelne Adresse im Internet kennen, sondern nur, in welche Richtung ein ganzer Adressbereich liegt — vergleichbar mit einer Postleitzahl, die Post nicht direkt zum Haus, sondern zunächst nur grob in die richtige Region lenkt.

192.168.1.42 / 255.255.255.0
└──────┬──────┘  └────┬───┘
  Netzwerkteil    Geräteteil (innerhalb des Netzes eindeutig)

Private vs. öffentliche Adressen

Private Adressbereiche (z. B. 192.168.0.0/16, 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12) sind für die Nutzung innerhalb lokaler Netze reserviert und dürfen im öffentlichen Internet nicht geroutet werden — jeder Heimrouter weltweit nutzt dieselben privaten Bereiche parallel, ohne dass es zu Konflikten kommt, weil nach außen nur die eine öffentliche Adresse des Routers sichtbar ist (Network Address Translation, NAT, übersetzt zwischen den vielen internen privaten Adressen und der einen externen öffentlichen). Öffentliche Adressen dagegen müssen weltweit eindeutig sein, damit ein Paket überhaupt zum richtigen Ziel geroutet werden kann — sie werden zentral von der IANA verwaltet und regional an Provider vergeben.

Statische vs. dynamische Zuweisung

Geräte bekommen ihre IP-Adresse entweder statisch (manuell fest eingetragen, üblich bei Servern, die dauerhaft unter derselben Adresse erreichbar sein müssen) oder dynamisch per DHCP zugewiesen (üblich bei Endgeräten wie Laptops oder Smartphones, die sich ständig neu ins Netz einklinken). Eine dynamisch vergebene Adresse kann sich bei jeder neuen Verbindung oder nach Ablauf der Lease-Zeit ändern, was für die meisten Anwendungen kein Problem ist, aber bei selbst gehosteten Diensten (die von außen dauerhaft unter derselben Adresse erreichbar sein sollen) zu Komplikationen führt — dafür gibt es Dynamic-DNS-Dienste, die eine feste Domain automatisch auf die jeweils aktuelle, sich ändernde IP-Adresse zeigen lassen.

Der Weg zu IPv6

Die knappe Verfügbarkeit öffentlicher IPv4-Adressen (nur gut 4 Milliarden insgesamt, bei weltweit weit mehr internetfähigen Geräten) ist der Hauptgrund für IPv6 mit seinem drastisch größeren Adressraum (340 Sextillionen Adressen). Bei IPv4 machen NAT und private Adressbereiche das Problem praktisch beherrschbar — die offiziellen IPv4-Adressreserven der Regionalregistrierungsstellen sind bereits seit Jahren erschöpft, weshalb neue Adressen inzwischen oft teuer gehandelt werden. Langfristig ist IPv6, bei dem theoretisch jedes einzelne Gerät weltweit eine eigene öffentliche Adresse ohne NAT bekommen könnte, die strukturelle Lösung, auch wenn die tatsächliche Umstellung wegen der nötigen Infrastrukturänderungen seit Jahrzehnten nur schleppend voranschreitet.

Siehe auch: IPv4, IPv6, DHCP, MAC-Adressen, Subnetzmaske