Grundlagen: Linux im TCP/IP-Netzwerk

Im Netzwerkwald

von Achim Leitner

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Kommunikation ist ein fundamentaler Teil unseres Lebens. Doch wie überbrücken die Bits und Bytes vom PC aus Tausende Kilometer, um wohlbehalten am Ziel anzukommen? Dieser Artikel bietet das Basiswissen, um im Wald der Netzwerkbegriffe den Überblick zu behalten.

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Wer Computer vernetzt, will Informationen übertragen. Heute erscheint diese Aufgabe fast trivial, die verschiedensten Systeme arbeiten reibungslos zusammen. Dabei ist die Technik reichlich komplex. Mehrere Protokolle und Formate arbeiten zusammen, um die Kommunikation über verschiedene Netzwerktechniken hinweg zu ermöglichen.

Das Internet vereint viele inkompatible Netzwerke. Daher rührt auch der Name, er bedeutet etwa "Zwischennetz". Statt von Grund auf eine neue Technologie zu entwickeln, verbanden die Väter des Internet die Netze vieler einzelner Betreiber, wobei diese Teilnetze auch unterschiedliche Technologien verwenden dürfen. Damit das klappt, bedienten sie sich eines bewährten Verfahrens: Teile und Herrsche. Sie teilten die Gesamtaufgabe (jeder soll mit jedem kommunizieren) in einfachere Teile, die sich leichter beherrschen lassen. Das spiegelt sich heute noch in den diversen Abkürzungen: MAC, ARP, IP, TCP, DHCP, DNS, HTTP und so fort.

Wenn Sie Ihr eigenes Heimnetz betreiben oder Ihren Rechner ans Internet anschließen, verwenden Sie die gleichen Techniken. Wie diese aufgebaut sind, welche Funktion sie erfüllen und wie sie zusammenhängen -- dieses Wissen brauchen Sie vor allem, wenn irgend etwas nicht automatisch klappt. Dann fragt Sie der Netzbetreiber vielleicht, welche IP-Adresse Sie verwenden, welcher DNS-Server eingetragen ist oder welche Netzmaske Sie gesetzt haben. Nachfolgend erfahren Sie, was die Begriffe meinen. Die Textkästen erklären, wo Sie die Informationen unter Suse Linux 9.1 und 9.2, Mandrake Linux 10.1 und Fedora Code 2 finden.

Netzwerk unter Suse Linux

Die Einstellungen einer Netzwerkkarte unterscheiden sich bei Suse Linux 9.1 und 9.2 nur optisch -- die Fenster sehen anders aus, sind aber gleich aufgebaut. Wählen Sie K-Menü / System / YaST. Es öffnet sich das Fenster Als root ausführen. Tippen Sie das Root-Passwort ein. Nun startet YaST. Wählen Sie Netzwerkgeräte / Netzwerkkarte. YaST startet das entsprechende Modul, initialisiert es und liest einige Informationen ein. Das kann etwas dauern. Nun erscheint das Fenster Konfiguration der Netzwerkkarte. Unter Bereits konfigurierte Geräte: sollte Ihre Netzwerkkarte gelistet sein. Klicken Sie auf Ändern... -- auch wenn Sie nichts ändern wollen. In den folgenden Fenstern sehen Sie die aktuellen Einstellungen. Als nächstes öffnet sich das Fenster Überblick über die Konfiguration der Netzwerkkarten (Abbildung 1). Der Name des Geräts beginnt mit eth-id-, gefolgt von der MAC-Adresse der Netzwerkkarte. Der Hersteller hat dem abgebildeten Gerät die 00:d0:b7:6a:30:eb gegeben. Die Karte bezieht ihre IP-Adresse per DHCP. Abb. 1: Der Überblick über die Netzwerkkarten zeigt bei Suse Linux unter anderem die MAC-Adresse, die zu diesem Gerät gehört. Hier lautet sie 00:d0:b7:6a:30:eb. Abb. 2: In der Konfiguration der Netzwerkkarte bestimmen Sie, ob die Karte ihre Adresse per DHCP automatisch beziehen soll oder ob sie eine feste (statische) Adresse erhält. Wenn Sie weitere Informationen über diese Netzwerkkarte wünschen oder etwas ändern möchten, klicken Sie auf Bearbeiten. Dann beginnt die Konfiguration der Karte (Abbildung 2). Wenn Automatische Adressvergabe (mit DHCP) aktiviert ist, holt die Karte ihre Konfiguration von einem DHCP-Server. Andernfalls müssen Sie die Daten manuell einstellen, dafür sind die weiteren Felder zuständig. Die Bedeutung von IP-Adresse und Subnetzmaske ist im Artikel beschrieben. Den Default-Router, auch Standard-Gateway genannt, stellen Sie unter Routing ein (klicken Sie auf die gleichnamige Schaltfläche im Bereich Besondere Einstellungen von Abbildung 2). Soll Ihr Computer selbst als Router fungieren, müssen Sie zusätzlich das Häkchen vor IP-Weiterleitung aktivieren setzen (ebenfalls im Routing-Fenster). Die im Text beschriebene NAT-Funktion versteckt sich bei Suse in der Firewall-Konfiguration. Technisch ist das auch korrekt, allerdings wäre der Eintrag unter Routing sicherlich leichter zu finden und daher dort besser aufgehoben. Wählen Sie in YaST das Modul Sicherheit und Benutzer / Firewall. NAT ist aktiviert, wenn Daten weiterleiten und Masquerading durchführen im Bereich Routing-Features der Firewall-Konfiguration angeschaltet ist. Masquerading ist eine ältere Bezeichnung für eine spezielle NAT-Variante.

Das Schichtenprinzip

Das wichtigste Prinzip eines Netzwerks ist seine Einteilung in Schichten. Dahinter steckt eine alte Idee, die auch beim Versenden eines Briefs Anwendung findet: Der Text des Briefs ist quasi die oberste Schicht. Die nächste Schicht ist die Adresse auf dem Briefkopf. Die Post interessiert sich für beides nicht, sie betrachtet nur den Umschlag und die darauf abgedruckte Adresse. Je nach Netzabschnitt verpackt sie den Brief weiter in Postsäcke, Container und andere Behältnisse, die sie dann per Bahn, Lkw oder Flugzeug transportiert.

Netzwerke verhalten sich sehr ähnlich. In der untersten Schicht sind die Signale und Stecker der Kabel spezifiziert, beispielsweise für Ethernet mit Twisted-Pair-Verkabelung. Damit können verschiedene Hersteller untereinander kompatible Netzwerkkarten entwickeln, egal welche Protokolle und Daten in den höheren Schichten laufen. Um beim Vergleich zu bleiben: Dem Lkw (unterste Schicht) und dem Postsack ist es egal, was Sie in Ihren Brief geschrieben haben (oberste Schicht) und in welchem Umschlag er steckt.

Austauschbar

Innerhalb einer Schicht sind die einzelnen Komponenten austauschbar. Sie erfüllen zwar die gleiche Aufgabe, allerdings auf unterschiedliche Weise. Zu den Aufgaben der untersten Schicht gehört der Umgang mit den physikalischen Aspekten des Netzwerks, den Netzwerkkarten und Übertragungsmedien. Am bekanntesten sind Ethernetkarten. Wer seine Karte austauscht, muss nur den passenden Treiber auswählen, nicht aber die Netzwerkschicht oder gar die Anwendung ändern.

Zu den weiteren Aufgabe der physikalischen Schicht (auch Bitübertragungsschicht genannt) gehört, die auszutauschenden Daten in eine für die Übertragung geeignete Form zu bringen. Die dabei entstehenden Signale müssen die physikalische Beschaffenheit des Übertragungsmediums berücksichtigen.

Während die physikalische Schicht (zum Beispiel Ethernet) die Daten nur von einem Ende des Kabels zum anderen überträgt, sorgt die Netzwerkschicht (etwa IP) dafür, dass sie durch das Internet den richtigen Zielrechner finden. Die Transportschicht wählt dann innerhalb des Rechners den gewünschten Dienst und kümmert sich -- im Falle von TCP -- noch darum, dass alle Daten wohlbehalten und in der richtigen Reihenfolge ankommen. Falls doch ein Paket verloren geht, sorgt TCP dafür, dass der Absender es erneut übermittelt. Damit sind auch schon die wichtigsten Protokolle der TCP/IP-Suite genannt: TCP, das Transmission Control Protocol und IP, das Internet Protocol.

Datenkapsel

Wenn eine Anwendung Daten per TCP/IP versendet, laufen diese Daten innerhalb des Rechners durch die verschiedenen Schichten des Protokollstapels nach unten, bis sie die Netzwerkkarte als Bitstrom verlassen und über das Netzwerk die nächste Instanz aufsuchen. Jede Schicht fügt Steuerungsinformationen hinzu, vergleichbar mit einem zusätzlichen Briefumschlag. Diese Informationen liegen im so genannten Header der jeweiligen Schicht.

Eine Anwendung versieht die Daten, die sie übertragen will, mit einen Applikations-Header und übergibt sie zum Beispiel an TCP. TCP fügt einen eigenen TCP-Header hinzu und bildet damit ein TCP-Segment, das es an IP übergibt. Und IP -- Sie ahnen es -- ergänzt einen weiteren Header, um ein so genanntes IP-Datagramm zu erzeugen. In einem Ethernet-Netzwerk erthält das IP-Datagramm dann zum Schluss einen Ethernet-Header sowie einen Ethernet-Trailer, um einen Frame zu formen, den Ethernet dann tatsächlich durch die Netzwerkleitungen sendet.

Abb. 3: Die unterste Schicht (Ethernet) adressiert Netzwerkkarten anhand ihrer MAC-Adresse. IP verwendet eigene Adressen, die den Rechner im Netz unabhängig von seiner Karte kennzeichnet. TCP unterscheidet die verschiedenen Dienste und Server eines Rechners anhand der Portnummer.

Adressen

Wer in einem TCP/IP-Netz von Adressen spricht, muss auch klar sagen, welche Adressen er meint (Abbildung 3). Auf der untersten Ebene besitzt die Hardwareschnittstelle eine eindeutige physikalische Adresse, zum Beispiel eine 48-Bit-Ethernet-Adresse der Form 00:d0:b7:6a:30:eb. Diese Adresse ist bereits vom Hersteller vergeben und für jede Karte weltweit einmalig. Sie heißt gelegentlich auch Hardware-Adresse.

Die Hardware-Adresse ist für die Hardware-nahe Kommunikation nötig. An einem Ethernet-Strang können durchaus viele Computer hängen. Eine Netzwerkkarte entscheidet nur anhand der Ethernet-Adresse, ob ein Paket für ihren Rechner bestimmt ist oder nicht. Da es hier um den Zugriff auf das Übertragungsmedium (das Ethernet-Kabel) geht, hat diese Adresse noch einen dritten Namen: MAC-Adresse (Media Access Control).

Allein mit den MAC-Adressen wären aber keine großen Netze möglich. Der Hersteller vergibt zwar die Adresse, weiß aber nicht, wo die Karte zum Einsatz kommt. Eine gezielte Wegesuche wäre in diesem Netz kaum möglich. Stellen Sie sich vor, jedes Haus hätte nur eine zufällige Nummer, es gäbe aber weder Städte- noch Straßennamen. Bei MAC-Adressen sind die Häuser nicht einmal durchnummeriert, die Nummern sind wild durcheinander. Das Netz hätte es sehr schwer, ein Datenpaket nur anhand der MAC-Nummer zuzustellen, es müsste jeden Rechner als Empfänger in Betracht ziehen.

Netzwerk unter Mandrake Linux

Die Einstellungen einer Netzwerkkarte sind bei Mandrake Linux 10.1 am besten über das Mandrakelinux Kontrollzentrum zu erreichen. Wählen Sie K-Menü / System / Einstellungen / Konfigurieren Sie Ihren Computer. Es öffnet sich das Fenster Als Root ausführen. Tippen Sie das Root-Passwort ein. Starten Sie im Kontrollzentrum das Modul Netzwerk & Internet / Verbindungen verwalten. Abb. 4: Der Abschnitt TCP/IP des Mandrake-Kontrollzentrum-Moduls Verbindungen verwalten fasst alle wichtigen Informationen zum Netzwerk zusammen. Abb. 5: Die Registerkarte Informationen listet die internen Daten der ausgewählten Netzwerkkarte. Die MAC-Adresse heißt hier Hardware-Adresse. Es öffnet sich das übersichtliche Fenster aus Abbildung 4. Besonders der Bereich TCP/IP enthält alle wichtigen Informationen zur IP-Konfiguration. Die Bezeichnung Protokoll in diesem Fenster ist jedoch sehr irreführend: In der Auswahlliste daneben legen Sie fest, ob der Rechner seine Adresse per DHCP erhält oder ob Sie ihm statisch eine IP-Adresse zuweisen. DHCP ist zwar tatsächlich ein Protokoll, bei der statischen Konfiguration kommt jedoch keines zum Einsatz, Sie stellen die Parameter schließlich manuell ein. In der Abbildung ist die statische Adresse 192.168.41.207 konfiguriert zusammen mit der passenden Netzmaske 255.255.255.0, aber noch ohne Default-Gateway. Der Rechner kennt also die Adresse seines Routers noch nicht. Wenn Sie die MAC-Adresse der Netzwerkkarte interessiert, klicken Sie auf den Reiter Informationen (Abbildung 5). Der Hersteller Intel hat dieser Karte -- wie unter Hardware-Adresse zu sehen -- die MAC-Nummer 00:d0:b7:6a:30:eb mitgegeben.

IP bringt Ordnung

Ordnung in dieses Chaos bringt die IP-Adresse. Sie ist auf der nächsthöheren Schicht angesiedelt, auf der Netzwerkschicht. Jeder Computer erhält eine solche Adresse, sie ist seine öffentliche Nummer im Internet. Wer mit einem Rechner kommunizieren will, muss nur dessen IP-Adresse kennen, die MAC-Adresse der Ethernetkarte ist zunächst nicht wichtig. Je nach Netzwerktechnik verwenden die tieferen Schichten nicht einmal MAC-Adressen, sondern ganz andere Verfahren, um den gewünschten Anschluss zu bezeichnen.

Die IP-Adresse ist strukturiert aufgebaut. Der erste Teil bezeichnet die Nummer des Netzwerks, in dem sich der Computer befindet; der zweite Teil kennzeichnet den gesuchten Host im Zielnetz. Diesem zweiteiligen Aufbau ist es zu verdanken, dass das Internet die IP-Pakete gezielt an ihren Empfänger leitet.

Will ein Rechner mit einem anderen sprechen, dann muss er die Daten aber letzten Endes doch wieder per Ethernet versenden. Da die Netzwerkkarte nur MAC-Adressen kennt, muss irgend wer aus der (bekannten) IP-Adressen die (gesuchte) MAC-Adresse des Zielrechners ermitteln. Diese Aufgabe übernimmt ARP, das Address Resolution Protocol (Adressauflösung).

Kennt der Absender die MAC-Adresse des Empfängers nicht, dann sendet er einfach eine ARP-Anfrage alle anderen Computer, wo denn der Gesuchte sei. Hört dieser die Frage, dann antwortet er sofort mit seiner eigene Adresse. Für die nächste Zeit (oft 10 Minuten) merken sich alle Beteiligten, welche MAC- und welche IP-Adresse zusammengehören.

Abb. 6: Rechner A sendet ein Paket an B. Als Ziel-IP-Adresse setzt er B ein, als MAC-Adresse aber das linke Router-Interface. Der Router leitet das Paket weiter; die IP-Adressen lässt er, setzt aber die MAC-Adressen neu. Ein Switch verändert das Paket nicht.

Routing

Dieses Verfahren ist nur innerhalb eines lokalen Netzes sinnvoll. Würde weltweit jeder Rechner alle anderen fragen, nur um ein Ziel zu finden, dann wären die Netze mit nichts anderem beschäftigt als mit ARP-Fragen und -Antworten. Der Ausweg aus der Misere heißt Routing: Es wählt ganz gezielt den besten Übertragungspfad für die Pakete. Welcher Pfad das ist, bestimmen die Router. Sie nutzen dafür die Information aus dem Netzwerkteil der IP-Adresse.

Auf dem Weg vom Absender zum Empfänger können sehr viele Router ein Paket weiterleiten. Für den Absender wichtig ist aber nur der erste Router. Er ist aus Sicht eines lokalen Netzes das Tor zur Außenwelt. Dieses Tor muss jeder Host kennen: Es handelt sich im die Default-Route. In der Konfiguration jedes Rechners ist die IP-Adresse seines Default-Routers festgelegt. Auch hier herrscht Begriffswirrwarr: Statt Default-Router findet sich oft die Bezeichnung Default-Gateway.

Befindet sich der gesuchte Zielrechner nicht im gleichen Netz wie der Absender, dann wendet sich der Absender einfach an seinen Router und überlässt es ihm, den weiteren Weg zu suchen und die Pakete weiterzuschicken. Abbildung 6 zeigt, dass der Absender auf Ethernet-Schicht die MAC-Adresse des Routers einträgt, auf IP und TCP aber den tatsächlichen Empfänger. Der Router muss schließlich wissen, für wen das Paket tatsächlich gedacht ist.

Gut verbunden

Ein Router verbindet mehrere Netze und besitzt daher auch mehrere Netzwerkkarten, jede mit einer eigenen MAC-Adresse. Beim Weiterleiten setzt er eine seiner eigenen MACs als Absender ein, damit der Empfänger weiß, woher er das Paket erhalten hat. Die Absender-IP-Adresse verrät ihm auf den höheren Schichten, wer das Paket ursprünglich aufgegeben hat.

Beim Weiterleiten kommen die beiden Teile der IP-Adresse zum Tragen: Der Router nutzt den Netzwerkteil, um das Zielnetz zu finden, erst innerhalb des Zielnetzes kennzeichnet die komplette Adresse inklusive Host-Teil den tatsächlich gesuchten Partner.

Sind Quell- und Zielnetz identisch, dann liegt der Zielrechner im lokalen Netz des Absenders. Hier darf er die Pakete direkt zustellen: Der Absender ermittelt per ARP die MAC-Adresse und schickt die Daten zum Empfänger, ohne Umweg über einen Router.

Die Maske aufsetzen

Welcher Teil der IP-Adresse Host- und welcher Netzwerk-Adresse ist, wird von der Subnetzmaske festgelegt. Die übliche Notationen für IP-Adressen ist das so genannte Dotted-Decimal-Format. Es teilt die 32 Bit der IP-Adresse in vier Gruppen mit je 8 Bit, die jeweils durch einen Punkt voneinander getrennt sind. Die Zahlen in jeder Achtergruppe sind im Dezimalformat angegeben. Eine typische Adresse lautet damit 192.168.41.207.

Die Netzmaske ist ähnlich aufgebaut. Ein gesetztes Bit (1) bedeutet, dass diese Stelle für das Netzwerk zuständig ist, eine Null kennzeichnet den Host-Anteil. Sind in einem Byte alle acht Bit auf Eins gesetzt, ergibt sich der Dezimalwert 255. Mit diesem Wissen erklärt sich folgende Maske: 255.255.255.0. Die ersten drei Byte lauten 255, also sind die ersten drei Byte der IP-Adresse als Netzadresse zu verstehen. Das letzte Byte lautet Null, also steckt hier die Host-Adresse. Der Computer befindet sich im Netzwerk 192.168.41.0 und hat dort die Host-ID 207.

Private Netze

Wenn Sie Ihr lokales Netz ohne Internet-Anbindung nutzen, brauchen Sie sich kaum Gedanken um das Routing machen -- Sie müssen nur bei allen Adressen die gleiche Netz-ID verwenden und die Netzmaske richtig setzen.

Falls jemand dieses lokale Netz dann doch ans Internet anschließt, würde das allerdings ins Adress-Chaos führen. Die Netznummern sind nicht untereinander abgestimmt und die Router könnten kaum wissen, wo sich welches Netz befindet. Zudem könnten verschiedene Netz identische Nummern für sich in Anspruch nehmen. Um das zu verhindern, unterscheidet die IETF (Internet Engineering Task Force) zwischen öffentlichen und privaten Adressen.

Private Adressen können Sie bedenkenlos für Ihre Experimente einsetzen. Diese Adressen werden niemals für Netzwerke im globalen Internet vergeben und niemals von Routern im Internet weitergeleitet, Adresskonflikte sind daher ausgeschlossen. Die folgenden Adressen sind als privat klassifiziert:

• 10.0.0.0 bis 10.255.255.255

• 172.16.0.0 bis 172.31.255.255

• 192.168.0.0 bis 192.168.255.255

• 169.254.0.0 bis 169.254.255.255

Die IP-Adresse aus dem Beispiel weiter oben (192.168.41.207) ist also eine private Adresse. Mit dieser Adresse darf aber kein Paket durchs weltweite Netz reisen. Einen Computer damit ans Internet anzuschließen scheint daher unmöglich.

Netzwerk unter Fedora Core

Fedora Linux fasst die wichtigen Einstellungen der Netzwerkkarte in einem eigenen Programm zusammen. Wählen Sie K-Menü / Systemeinstellungen / Netzwerk-Konfiguration (Netzwerk). Es öffnet sich das Fenster Abfrage, das um administrative Privilegien bittet. Tippen Sie das Root-Passwort ein. Nun startet die Netzwerkkonfiguration mit dem Fenster aus Abbildung 7. Hier sind alle installierten Netzwerkkarten aufgeführt. Ein Doppelklick auf das Gerät (oder ein Klick auf Bearbeiten) öffnet das Fenster in Abbildung 8. Abb. 7: Unter Fedora Core zeigt das Fenster Netzwerk-Konfiguration die installierten Netzwerkkarten. In den Testrechner ist nur eine Ethernet-Karte eingebaut. Abb. 8: In der Detailansicht Ethernet-Gerät sind unter Allgemein die wichtigen Einstellungen IP-Adresse, Subnetzmaske und Default-Gateway (Router) zu finden. Dieses Fenster zeigt im Abschnitt Allgemein die wichtigsten Daten. Zunächst müssen Sie wählen, ob der Rechner seine IP-Adressen automatisch erhalten soll oder ob Sie diese Daten statisch einstellen wollen. Interessant ist hier, dass Fedora neben dem (eigenartiger weise klein geschriebenen) dhcp auch noch andere Techniken zur Auswahl bietet. In aktuellen Netzen brauchen Sie die in der Regel nicht, DHCP ist heute der Standard. Bei der statischen Eingabe (wie in Abbildung 8 ausgewählt) haben die Entwickler leider nicht alle Bezeichnungen ins Deutsche übersetzt, es entsteht daher ein eigentümliches Sprachgemisch. Die drei Felder erwarten aber, wie man schnell erraten kann, die IP-Adresse, die Subnetzmaske und den Default-Router. Um die MAC-Adresse zu sehen, müssen Sie am oberen Rand des Fensters den Reiter Hardware Gerät auswählen.

Tarnen und Täuschen

Am einfachsten ist es, öffentliche Adressen zu verwenden. Allerdings müssen Sie diese erst bei einem Provider kaufen. Bei einer Internet-Verbindung über Modem, ISDN oder DSL erhalten Sie in der Regel eine einzige Adresse für die Außenanbindung. Wenn Sie nur einen Rechner verwenden, ist das auch völlig ausreichend. Betreiben Sie ein eigenes Heimnetz, dann müssten Sie einen ganzen Adressblock kaufen. Das ist fast immer viel zu teuer. Es gibt jedoch einen Ausweg.

In einem Netz gibt es immer (mindestens) einen Router, der die Verbindung zur Außenwelt herstellt. Dieser Router kann durchaus ein gewöhnlicher PC sein, in dem beispielsweise eine Netzwerkkarte und ein Modem stecken. Wie oben beschrieben, nutzen alle anderen Rechner im lokalen Netz diesen Router, um mit Rechner außerhalb des Netzes zu kommunizieren.

Der Trick ist nun: Der Default-Router manipuliert die Pakete, die er weiterleitet. Er trägt sich selbst als Absender in jedes IP-Paket ein, das er ins Internet sendet. Meist ändert er zusätzlich die Port-Nummer, um gleichzeitig mehrere Verbindungen unterscheiden zu können (Abbildung 9). Diese Technik nennt sich Network Address Translation. Für jedes eingehenden Paket dreht sich der Vorgang um, das Gateway ersetzt die Zieladresse durch die private IP-Adresse der Maschine, die auf eine Antwort aus dem Internet wartet.

Aus Sicht der internen Maschinen ist das NAT-Gateway ein gewöhnlicher Router, über den sie alle externen Adressen erreichen. Aus dem Internet ist nur das NAT-Gerät zu sehen. Dass das Gateway die Pakete weiterleitet und dabei die Adressen verändert weiß niemand.

Abb. 9: Das NAT-Gateway ersetzt die IP-Quelladresse in jedem ausgehenden Paket durch die eigene öffentliche (und damit routbare) IP-Adresse. Meist ändert es dabei zusätzlich die Port-Nummern.

Merkhilfe

Merken muss sich -- dank DNS -- niemand die unhandlichen IP-Adressen. Das Domain Name System sorgt dafür, dass wir Menschen, die sehr gut mit intuitiven Namen wie www.easylinux.de umgehen können, von den weniger intuitiven IP-Adressen wie 62.245.157.216 verschont bleiben.

Der kleine Bruder des DNS ist die Datei /etc/hosts. Sie erfüllt die selbe Aufgabe wie das komplexe DNS, aber auf einfachste Weise: Hier stehen IP-Adressen und Namen. Will ein Programm mit einen Rechner kommunizieren, dessen Namen es kennt, dann sucht das Betriebssystem in /etc/hosts nach einem passenden Eintrag. Wird es fündig, dann nutzt es die dort aufgeführte IP-Adresse -- das Ganze gleicht einem privaten Adressbuch.

Abb. 10: Im Domain Dame System fragt der Client den für ihn zuständigen DNS-Server. Weiß der die Antwort nicht selbst, leitet er ihn weiter zu einem Nameserver, der mehr weiß.

DNS ist dagegen ein globales Telefonbuch. Die DNS-Server (auch Nameserver genannt) sind in einer Namenshierarchie organisiert. Kann ein Server einen bestimmten Namen nicht auflösen, dann fragt er den nächsten Server in der Hierarchie. Abbildung 10 zeigt die Zusammenhänge: Der Client xyz.example.de sucht die IP-Adresse von www.easylinux.de. Dazu muss er nur die Adresse seines übergeordneten DNS-Servers (zuständig für die Domäne example.de) kennen. Dieser kennt die Adresse ebenfalls nicht und fragt daher beim de-Server nach. Der de-Server verweist den Nameserver von example.de weiter zum Nameserver easylinux.de, der schließlich die passende Adresse kennt.

Mindestens einen DNS-Server muss jeder Client kennen, um sich weiter durch die Hierarchie hangeln zu können. Der Nameserver muss seine über- und untergeordneten Instanzen kennen. Er muss aber beileibe nicht alle weltweit vergebenen Rechnernamen wissen. Erst durch diese hierarchische Anordnung gelingt das Kunststück, dass jeder Client die für Menschen gedachten Namen in computertaugliche Nummern übersetzt und dennoch keine zentrale Instanz nötig ist, die die Namen fest zuteilt.

Zusammengefasst muss ein Client im lokalen Netz mindestens drei IP-Adressen kennen: Seine eigene, die des Routers sowie die IP des DNS-Servers. Dazu gesellt sich noch die Netzmaske, um Netz- und Host-Anteil in der IP-Adresse zu unterscheiden. MAC-Adressen muss niemand konfigurieren, die ermittelt der Rechner automatisch per ARP.

Flüchtige IP-Adressen

In vielen Fällen ist es sogar unnötig, die IP-Adressen und Netzmasken von Hand einzugeben -- es gibt auch hierfür einen automatischen Dienst. Administratoren in größeren Netzwerken nutzen DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), um die jeweils aktuellen Einstellungen an die Client-Computer zu übermitteln. Auch die verbreiteten DSL- und WLAN-Router verwenden dieses Prinzip. Sie fungieren als Router mit NAT-Funktion und bieten den Rechnern im internen Netz die automatische Konfiguration per DHCP.

Ein DHCP-Client-Rechner sendet bereits beim Booten eine Rundsendung (Broadcast) in das LAN. Er sucht damit nach einem DHCP-Server. Jeder Server, der diese Anforderung hört, antwortet mit einem entsprechenden Angebot. Der Client nimmt das erste Angebot an, woraufhin der DHCP-Server alle relevanten Daten sendet, vor allem die drei wichtigen IP-Adressen (eigene, Router und DNS-Server) sowie die Netzmaske.

Wenn Sie einen DSL-Router verwenden, der DHCP ins interne Netz beherrscht, können Sie sich mit diesem Verfahren viel Konfigurationsarbeit sparen. Der nachfolgende Artikel stellt einige dieser Geräte vor. (fjl)

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