IPv4

Das IPv4 (Internet Protocol Version 4) ist die ältere, aber bis heute dominierende Version des Internet Protocols. Es bildet die Grundlage der meisten Netzwerkkommunikation im Internet und in lokalen Netzen und verwendet 32-Bit-Adressen.

Aus den 32 Bit ergibt sich ein theoretischer Adressraum von rund 4,3 Milliarden Adressen — eine Zahl, die sich beim Entwurf des Protokolls in den 1980er Jahren großzügig anfühlte und sich seit den 2010er Jahren als zu knapp erwiesen hat.

Adressformat

Eine IPv4-Adresse wird üblicherweise als vier durch Punkte getrennte Dezimalzahlen geschrieben (Dotted Decimal), wobei jede Zahl ein Byte (0–255) darstellt:

192.0.2.10
203.0.113.42
10.0.0.1

Intern sind das schlicht 32 Bit am Stück.

Adressraum und Knappheit

Der IPv4-Adressraum gilt formell als erschöpft: Die zentrale Vergabestelle IANA hat 2011 ihre letzten freien Blöcke an die regionalen Registrare verteilt. Diese sind seither ebenfalls nahezu leer; neue Adressen werden überwiegend gehandelt, wiederverwendet oder über NAT mehrfach genutzt.

Die langfristige Antwort darauf ist IPv6 mit seinem praktisch unerschöpflichen 128-Bit-Adressraum. Beide Protokolle laufen heute parallel (Dual-Stack); IPv4 wird ergänzt, nicht abgelöst.

Reservierte Bereiche

Bestimmte IPv4-Bereiche sind für besondere Zwecke reserviert:

• Private Adressen — 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16. Nur in lokalen Netzen gültig.
• Loopback — 127.0.0.0/8, vor allem 127.0.0.1. Verweist auf das eigene Gerät.
• Link-Local — 169.254.0.0/16. Wird automatisch vergeben, wenn kein DHCP verfügbar ist.
• Multicast — 224.0.0.0/4. Adressiert mehrere Empfänger gleichzeitig.

Header

Ein IPv4-Paket beginnt mit einem Header von mindestens 20 Byte. Er enthält Quell- und Zieladresse, Längenangaben, eine Prüfsumme, das TTL-Feld zur Schleifenvermeidung und Hinweise auf das transportierte Protokoll (TCP, UDP, ICMP, …). Optionsfelder können den Header verlängern, werden im Internet aber kaum verwendet.

Abgrenzung zu IPv6

Das jüngere IPv6 ist kein bloßes Update, sondern ein eigenes Protokoll mit größerem Adressraum, schlankerem Header und einer Reihe konzeptioneller Verbesserungen — etwa der Abkehr von NAT als Standardlösung. IPv4 bleibt aus Bestandsgründen verbreitet und wird das auf absehbare Zeit auch.