Netzwerkwissen, Teil 1

Grundlagen zu Routing und Subnetzbildung

Aufbau eines IP-Pakets

Wir wissen bereits, dass Pakete (oder Datagramme) der Schicht 3 in der Schicht 2 (Sicherungsschicht) zu Frames gekapselt werden. Ähnlich setzt sich auch das IP-Paket zusammen, das aus den Daten der übergeordneten Schichten sowie einem Header besteht.

Inhalt eines IP-Pakets: Die Header-Daten beschreiben die Eigenschaften eines IP-Pakets, es folgen die eigentlichen Daten.
Inhalt eines IP-Pakets: Die Header-Daten beschreiben die Eigenschaften eines IP-Pakets, es folgen die eigentlichen Daten.

Der IP-Header besteht aus den folgenden Feldern:

  • Version. Zeigt die verwendete IP-Version an. Alle Geräte müssen mit derselben IP-Version arbeiten; Geräte mit anderen Versionen würden die Pakete verwerfen (4 Bits).

  • Länge des IP-Headers (HLEN). Zeigt die Länge des Datagramm-Headers in 32-Bit-Wörtern an. Es handelt sich hierbei um die Gesamtlänge der Header-Daten, die aufgrund zweier unterschiedlich langer Header-Felder angegeben werden muss (4 Bits).

  • Type of Service. Dieses Feld gibt den Prioritätsgrad des Pakets an, der von einem speziellen übergeordneten Protokoll zugewiesen wird (8 Bits).

  • Gesamtlänge. Gibt die Länge des gesamten IP-Pakets einschließlich der Daten und des Headers in Byte an. Um den Umfang der Nutzdaten zu bestimmen, ziehen Sie den HLEN-Wert von der Gesamtlänge ab (16 Bits).

  • Kennung. Beinhaltet eine Zahl, die das aktuelle Datagramm kennzeichnet (16 Bits).

  • Flags. Hierbei handelt es sich um ein drei Bit langes Feld, in dem die beiden niederwertigen Bits die Fragmentierung steuern. Ein Bit legt fest, ob das Paket fragmentiert werden darf, das zweite gibt an, ob dieses Paket das letzte Fragment einer Serie von fragmentierten Paketen ist (3 Bits).

  • Fragment-Offset. Ermöglicht die korrekte Zusammensetzung von Datagrammfragmenten. Zweck des Feldes ist es, das Flags-Feld an einer 16-Bit-Grenze enden zu lassen (13 Bits).

  • TTL (Time-to-Live). Enthält einen Zählerwert, der sich bei jedem Hop (Router) um den Wert „1“ verringert. Wenn der Zähler den Wert „0“ erreicht, wird das Datagramm ungültig und deswegen verworfen. Dadurch wird verhindert, dass Datagramme endlos im Netzwerk kreisen (8 Bits).

  • Protokoll. Zeigt an, welches Protokoll auf der übergeordneten Schicht (zum Beispiel TCP oder UDP) die eingehenden Pakete nach Abschluss der IP-Verarbeitung erhält (8 Bit).

  • Header-Prüfsumme. Dient der Sicherstellung der Integrität des IP-Headers (16 Bit).

  • Absenderadresse. Gibt die IP-Adresse des Absenders an (32 Bit).

  • Empfängeradresse. Gibt die IP-Adresse des Empfängers an (32 Bit).

  • Optionen. Ermöglicht die Unterstützung verschiedener Option, z. B. Sicherheitsfunktionen (Länge variabel).

  • Fülldaten. Fügt zusätzliche Nullen hinzu, um sicherzustellen, dass der IP-Header immer ein Vielfaches von 32 Bit ist.

  • Daten. Enthält die Daten der übergeordneten Schicht (Länge variabel, max. 64 KByte).