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Erschienen in:
2019 | OriginalPaper | Buchkapitel
4. Das Internetprotokoll IPv4
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Zusammenfassung
Das Internetprotokoll in der Version 4, auch als IPv4 bekannt, ist das wichtigste Protokoll der Internet-Vermittlungsschicht. IPv4 ist ein Protokoll mit umfangreicher Funktionalität und kann heute als Basis des Internets betrachtet werden. Es wird in die Vermittlungsschicht (Schicht 3 gemäß ISO/OSI- bzw. Schicht 2 gemäß TCP/IP-Referenzmodell) eingeordnet. Alle Nachrichten höherer Protokolle werden über IPv4 gesendet.
IPv4 ist ein paketvermitteltes (datagrammorientiertes) und verbindungsloses Protokoll. IPv4 (IPv4 wird in diesem Kapitel auch als IP bezeichnet, sofern nicht eine explizite Unterscheidung zu IPv6 notwendig ist) dient der Beförderung von Datagrammen von einer Quelle zu einem Ziel über Zwischenknoten, die als IPv4-Router bezeichnet werden. Datagramme, die für eine Teilstrecke zu lange sind, werden während des Transports zerlegt und am Ziel wieder zusammengeführt, bevor sie im Zielsystem der Transportschicht im Protokollstack nach oben übergeben werden. Diesen Vorgang nennt man Fragmentierung bzw. Defragmentierung. IPv4 stellt einen ungesicherten verbindungslosen Dienst zur Verfügung, d. h. es existiert keine Garantie für eine Paketauslieferung. Die Übertragung erfolgt nach dem Best-Effort-Prinzip (Auslieferung nach bestem Bemühen), wobei jedes Paket des Datenstroms isoliert behandelt wird.
Jeder Rechner bzw. genauer jedes Netzwerk-Interface erhält eine eindeutige IPv4-Adresse zugeordnet. Die Vergabe der Adressen ist weltweit geregelt, wobei IPv4-Router ganze Teilnetze (Subnetze) adressieren. Die Adresszuordnung zu Subnetzen ist statisch und wird über Internet Service Provider geregelt. Jedes IPv4-Paket hat einen festen Aufbau mit vorgegebener Steuerinformation, die im IPv4-Header festgelegt ist. Bis vor kurzem wurde in IPv4 nichts für die Staukontrolle unternommen. Heute gibt es aber erste Ansätze einer expliziten Unterstützung der Staukontrolle, die normalerweise in TCP/IP-Netzen in der Transportschicht in den Ende-zu-Ende-Verbindungen durchgeführt wird.
Eine Besonderheit des IPv4-Protokolls stellt die Fragmentierung dar, die im Endsystem und in den IPv4-Routern durchgeführt wird, sofern die darunterliegende Schicht eines Teilnetzes dies erfordert. Im Zielsystem werden alle IPv4-Fragmente eines IPv4-Pakets wieder zusammengebaut, bevor eine Auslieferung erfolgt.