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Was ist IPv4?

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Internet Protocol version 4 (IPv4) ist die vierte Version des Standards, der den Internet-Traffic und andere paketvermittelte Netzwerke leitet. Er wurde 1982 von der Internet Engineering Task Force (IETF) eingeführt. IPv4 ist trotz der Einschränkung eines 32-Bit-Adressformats die meistverbreitete Version des Protokolls. Mit etwas weniger als 4,3 Milliarden eindeutigen Adressen war die Verfügbarkeit an Adressen schnell erschöpft. Raffinierter Einfallsreichtum verlängerte jedoch die Laufzeit des Protokolls und der Pool verfügbarer Adressen bestand weiter bis zum Jahr 2011.

Was ist eine IP-Adresse?

Eine Internet-Protocol-Adresse ist eine eindeutige Kennung von Geräten, die mit einem Netzwerk verbunden sind. Anhand dieser eindeutigen Kennung können Geräte einander finden und miteinander kommunizieren. Anfangs waren die hauptsächlichen Gerätetypen, die eine IP-Adresse benötigten, Netzwerkgeräte wie Computer, Server, Router und Drucker. Mit dem Internet der Dinge erweitert sich die Liste jedoch auf Mobiltelefone, Fernseher, Kühlschränke, Glühbirnen und andere Dinge, die in der Lage sind, über ein Netzwerk Informationen zu erhalten und auszutauschen.

IPv4-Adressen verstehen

Eine IPv4-Adresse ist eine Reihe von vier 8-Bit-Binärzahlen, die durch einen Dezimalpunkt getrennt sind. Obwohl eine eindeutige 32-Bit-Nummer anhand eines beliebigen Zahlensystems dargestellt werden kann, sind IP-Adressen meistens mit der Punktdezimal-Schreibweise zu sehen.

Website Punktdezimal Binär
Google.com 172.217.168.238 10101100.11011001.10101000.11101110
Facebook.com 31.13.84.36 00011111.00001101.01010100.00100100
Pinterest.com 151.101.0.84 10010111.01100101.00000000.01010100

Frühes IPv4-Routing

Ursprünglich hatte der Standard das erste Oktett als Netzwerkkennung definiert, aber mit nur 256 eindeutigen Werten versiegte die Anzahl verfügbarer Netzwerke sehr schnell. Über die Jahre haben mehrere verschiedene Änderungen die Laufzeit von IPv4 verlängert. Zuerst wurden die verfügbaren Adressen in fünf Klassen unterteilt: A, B, C, D und E.

Das Klassensystem legte fest, welcher Klasse ein Netzwerk basierend auf das erste Oktett angehörte.

  • Das Oktett der Netzwerkklasse A beginnt mit 0. Das erste Oktett identifiziert das Netzwerk. Klasse A unterstützt 127 Netzwerke, jedes mit 16 Millionen Hosts.
  • Das Oktett der Netzwerkklasse B beginnt mit 10. Das erste und zweite Oktett identifizieren das Netzwerk. Klasse B unterstützt 16.000 Netzwerke, jedes mit 65.000 Hosts.
  • Das Oktett der Netzwerkklasse C beginnt mit 110. Die ersten drei Oktette identifizieren das Netzwerk. Klasse C unterstützt 2 Millionen Netzwerke, jedes mit 254 Hosts.
  • Das Oktett der Netzwerkklasse D beginnt mit 1110. Klasse D ist für Multicast-Gruppen reserviert.
  • Das Oktett der Netzwerkklasse E beginnt mit 1111. Klasse E ist für die zukünftige Verwendung reserviert.

Jede Klasse verwendet eine andere Anzahl Bits, um das Netzwerk zu identifizieren, und wirkt sich somit darauf aus, wie viele Netzwerke und Hosts in einer Klasse vorkommen können. Zum Beispiel: Die ersten drei Oktette der Klasse C beschreiben das Netzwerk, während das vierte Oktett den Host im Netzwerk beschreibt. Die IETF ersetzte später das Klassensystem, auch „classful“ genannt, mit Subnetzmasken, durch die eine Verteilung von Adressen auf jede Adressen-Bit-Grenze möglich war.

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IPv4 heute

1993 ermöglichte die Einführung eines Classless Inter-Domain Routing (CIDR) eine größere Flexibilität bei der Zuweisung von Adressblöcken. CIDR fügt der IP-Adresse ein Suffix hinzu, um zu bestimmen, wie viele der vorangestellten Bits die Netzwerkadresse darstellen. Bei IPv4 ist dies eine Zahl zwischen 0 und 32. Je höher das Suffix, desto weniger verfügbare Hostadressen gibt es in dem Netzwerk.

CIDR verlangsamte das Wachstum von Routing-Tabellen und verlängerte die Laufzeit von IPv4, indem es die Anzahl verschwendeter Adressen verringerte, von denen das Klassensystem geplagt war. CIDR ist heute immer noch die meistverwendete Netzwerk-Routing-Methode für das IPv4- und das IPv6-Routing.

Erschöpfung der IPv4-Adressen

2011 erfolgte die letzte Verteilung von IPv4-Adressblöcken an die fünf regionalen Internetregistraturen, von denen eine innerhalb von zwei Monaten keine mehr übrig hatte. Die einzelnen Internet-Service-Anbieter erhalten den IPv4-Standard, indem sie Adressen recyceln, sobald diese wieder verfügbar werden.

Wie bereits erwähnt, liegt die Obergrenze von IPv4 bei knapp 4,3 Milliarden Adressen. Mit dem explosiven Wachstum des Internets und dem Internet der Dinge war die Zahl der verfügbaren Adressen schnell erschöpft. Als Lösung für diese Situation veröffentlichte die IETF den Standard IPv6 mit dem 128-Bit-Adressformat und nahezu unerschöpflichen 340 Sextillionen (340 gefolgt von 37 Nullen) verfügbaren Adressen. Erfahre mehr über IPv4-Adressen.

IPv4- und IPv6-Kompatibilität

Obwohl IPv4 und IPv6 CIDR nutzen, um Netzwerk- und Hostadressen zu bestimmen, sind die beiden Protokolle nicht austauschbar. IPv6 behebt auch viele andere Netzwerkprobleme, die bei IPv4 vorliegen, wie etwa kleinere Routing-Tabellen, vereinfachte Paket-Header und Verwendung von Multicast- statt Broadcast-Verbindungen.

Ein einzelnes Gerät kann sowohl IPv4 als auch IPv6 unterstützen. Der Einsatz vom Dual-Stack IP ermöglicht einem einzelnen Router, Switch oder Server, beide Adressprotokolle zu verarbeiten. Man kann nicht über eine IPv4-Verbindung mit einem Gerät verbinden, das nur IPv6 nutzt, und umgekehrt.

IPv4 und Ladezeit

Eine Last, die IPv4 mit der Erweiterung der Anzahl der Adressen mit sich führt, wirkt sich auf die Netzwerkgeschwindigkeit aus. In der perfekten IPv6-Umgebung übertrifft IPv6 IPv4. Aber auch das IPv6-Netzwerk erfordert noch Arbeit, sodass IPv4 abhängig von der lokalen Architektur häufig schneller ist. Ein Algorithmus namens Happy Eyeballs, der von einigen Browsern verwendet wird, prüft die Geschwindigkeit beider Netzwerkprotokolle und verwendet das schnellere.

DNS für IPv4 und IPv6

Das Domain Name System (DNS) unterstützt beide Protokolle. Das DNS speichert die IP-Adressen von einem oder beiden Protokollen und antwortet auf jede Anfrage zur Auflösung des Domainnamens mit beiden IP-Adressen (Eine Website kann über mehrere Adressen für beide Protokolle verfügen).

Das DNS legt IPv4-Adressen im A Record ab. Das DNS legt IPv6-Adressen im AAAA Record ab. Der Client kann dann entscheiden, welches Protokoll er nutzt.”

Monitoring deiner IPv4-Adressen

Die IP-Adresse ist ein angreifbares Element des Netzwerkprotokolls. Wenn ein Hacker Zugriff auf die DNS-Einstellungen erhält, kann er die IP-Adresse ändern. Dadurch kann er Besucher auf eine böswillige Website leiten oder einfach nur das Aufrufen deiner Seite verhindern. Um dich gegen das Hacken zu schützen, kann ein DNS Monitoring die IP-Adresse einmal pro Minute prüfen. Ein DNS Monitoring kann auch andere Einträge prüfen und verifizieren, die in deinen DNS-Einträgen enthalten sind, etwa die MX und NS Records.

Sowohl IPv4 als auch IPv6 überwachen

Nur weil beide Protokolle zu demselben Server weiterleiten, heißt das nicht, dass beide Protokolle richtig funktionieren. Ausdrücklich IPv6 und IPv4 zu überwachen, ist mit dem Uptime Monitoring (für Websites und Webservices) möglich. Wähle das Protokoll in den Prüfobjekteinstellungen und lege die Monitoring Checkpoints fest. Lege für IPv6 Checkpoints fest, die nur IPv6 nativ unterstützen, oder verwende alle mit einer IPv6-Simulation auf IPv4.

Welches Protokoll unterstützt meine Website?

Nutze das kostenlose DNS-Tool und gib einen Domainnamen ein, zum Beispiel uptrends.com. Klicke auf Test starten.

Das kostenlose DNS-Tool löst die Adresse auf. Das heißt, das Tool sendet eine Anfrage an das DNS und erhält deine DNS Records. Durchsuche das Ergebnis nach den A und AAAA Records. Du kannst von beiden mehrere haben oder nur einen oder den anderen.

  • Wenn das Ergebnis einen A Record enthält, unterstützt die Website IPv4 (die meisten Websites unterstützen IPv4).
  • Wenn das Ergebnis einen AAAA Record enthält, unterstützt die Website IPv6 (weniger häufig).
  • Wenn das Ergebnis beide Records enthält, unterstützt die Website beide Protokolle.

Die wichtigsten Punkte

  • IPv4 ist das meistverwendete Internet-Routing-Protokoll (im Vergleich zu IPv6).
  • IPv6 löst das Problem der erschöpften IPv4-Adressen.
  • IPv4 nutzt ein 32-Bit-Adresssystem.
  • IPv6 und IPv4 können auf demselben Gerät vorhanden sein, wenn Dual-Stack aktiviert ist.
  • Happy Eyeballs ist ein Algorithmus, anhand dessen ein Gerät oder Browser das schnellere Protokoll von einem Ziel wählen kann.
  • IPv6 wird irgendwann IPv4 ersetzen und die Verwendung von IPv6 wächst jährlich um 5 %.
  • Eine Website oder ein Service kann über ein Protokoll erreichbar sein, aber für das andere einen Fehler melden. Überwache sowohl IPv6- als auch IPv4-Adressen auf Verfügbarkeit.

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