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Motivation für NAT

Gegenwärtig wird im Internet und in lokalen Netzen das IP-Protokoll in der Version 4 genutzt. IPv4 ist ein ISO/OSI-Schicht 3 Protokoll dessen hauptsächliche Aufgabe in der Wegesuche (Routing) durchs Netz besteht. Dazu verwendet IPv4 vier Byte (32 Bit) lange Adressen, die in einen Netzwerk- und Host-(Rechner-)Teil getrennt werden können. Die Wegewahl findet immer anhand des Netzwerkanteils statt, man spricht dann von einem routbaren Protokoll.

Nun wurde IPv4 in den 70er Jahren entwickelt. Lange bevor man an das heutige Internet dachte geschweige denn an die heutige weltweite Nutzerzahl. Deshalb glaubte man vor 30 Jahren, dass mit 232 Adressen (theoretisch rd. 4 Mrd. Adressen) für die Zukunft ausreichend Adressräume zur Verfügung stehen. Kein Entwickler wagte damals zu träumen, dass mit Einführung des WWW-Dienstes um 1990 die Nutzerzahlen im Internet sich jährlich verdoppeln würden. Heute sind rund 972 Mio. Menschen weltweit online und ein Ende ist noch nicht abzusehen, insbesondere nicht durch neue Dienste, wie UMTS oder Mobile IP.

Anfänglich teilte man IPv4-Adressen in fünf Klassen auf. Die Klasse A konnte dabei nur 126 Netzwerke adressieren, verbrauchte aber schon den halben Adressraum für Rechner (Hosts) damit. Die Klasse B bei IPv4-Netzen konnte immerhin schon 65.534 Netze adressieren, wobei ein weiteres Viertel des Adressraums verloren ging. Noch mal: 65.660 Netze verschlingen ¾ der Rechner-Adressen. Man überlege wie viel Firmen(-netze) es allein in Deutschland gibt! Bedenkt man dann noch, dass anfänglich „wild“ Adressräume (Netzwerkadressen) vergeben wurden, kann sich jeder leicht vorstellen, dass die Adressen schnell knapp wurden.

Vor gut 10 Jahren hat man sich dann im Internet zur Abhilfe dieses Problems vom Klassenkonzept bei IPv4-Adressen verabschiedet. Das Ganze nennt sich nun Classless Interdomain Routing (CIDR). Dabei ergibt sich der Netzwerkteil der IPv4-Adresse nicht mehr aus den ersten drei Bits der IP-Adresse, sondern aus einer Subnetzmaske variabler Länge.
Zwar hatte man – als weitere Abhilfe – schon Ende 1993 DHCP mit dem RFC 1541 spezifiziert. Doch so richtige Entspannung auf Providerseite ergab sich mit der dynamischen Adressenzuordnung erst etwa 1997 durch die Novelle von DHCP mit RFC 2131.

Nicht vergessen sollte der Leser IP Version 6; ursprünglich aus dem Jahr 1996. Genau wegen der Adressenknappheit wurde IPv4 weiterentwickelt, jedoch nutzen heute immer noch nur Forschungseinrichtungen oder Pilotprojekte IPv6. Eine Notwendigkeit zur Umstellung wird in den nächsten fünf Jahren immer noch nicht gesehen, weil mit der neuen Version das gesamte Internet umgestellt werden müsste und die gerade beschriebenen „Gegenmaßnahmen“ immer noch als akzeptabel angesehen werden. Der Druck ist also noch nicht zu groß geworden. Dafür ist der Adressraum bei IPv6 aber mit 2128 Bit immens groß, eine schier unerschöpfliche Menge für jeden Quadratmeter dieser Erde.

Last but not Least ist NAT aus dieser Zeit zu nennen. Denn als weitere Abhilfe hat man aus den Bereichen der früheren Klasse A, B und C jeweils Adressräume für private Adressierung im LAN entkoppelt und NAT eingeführt, das eben diese privaten Adressen in öffentliche (und damit im Internet routbare) Adressen übersetzt.

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