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Grundlegende Struktur eines IP-Pakets (IPv4)

Das Internet Protocol Version 4 (IPv4) bildet die Basis für die Datenübertragung im Internet. Ein IP-Paket besteht aus zwei Hauptkomponenten:

  1. IP-Header
  2. Nutzdaten (Payload)

Übersicht des IP-Pakets

BereichBeschreibung
IP-HeaderEnthält wichtige Steuerinformationen für die Vermittlung und Verarbeitung des Pakets. Größe: 20–60 Bytes (ohne/mit Optionen).
NutzdatenEnthält die eigentlichen zu übertragenden Daten, z. B. ein TCP- oder UDP-Segment. Größe: Variabel.

IP-Header

Der IP-Header ist entscheidend für die korrekte Zustellung des Pakets im Netzwerk. Er setzt sich aus festen und optionalen Feldern zusammen.

Felder des IP-Headers

  • Version (4 Bit): Gibt die verwendete IP-Version an. Bei IPv4 ist der Wert 4.
  • IHL (Internet Header Length, 4 Bit): Länge des IP-Headers in 32-Bit-Worten. Wertebereich: 5 (20 Bytes) bis 15 (60 Bytes).
  • DSCP / ToS (Differentiated Services Field, 8 Bit): Dient zur Priorisierung und Klassifizierung des Datenverkehrs für Quality of Service (QoS).
  • Total Length (16 Bit): Gesamtlänge des IP-Pakets in Bytes (Header + Nutzdaten). Wertebereich: 20 bis 65.535 Bytes.
  • Identification (16 Bit): Eindeutige Kennung zur Identifikation des Pakets bei Fragmentierung.
  • Flags (3 Bit): Steuerbits für die Fragmentierung.
    • Bit 0: Reserviert (immer 0).
    • DF (Don’t Fragment): Verhindert die Fragmentierung, wenn gesetzt.
    • MF (More Fragments): Zeigt an, dass weitere Fragmente folgen.
  • Fragment Offset (13 Bit): Gibt die Position des Fragments im Originaldatenstrom an (in 8-Byte-Schritten).
  • Time to Live (TTL, 8 Bit): Begrenzung der Lebensdauer des Pakets. Bei jedem Routingvorgang wird der Wert um 1 verringert. Erreicht er 0, wird das Paket verworfen.
  • Protocol (8 Bit): Kennzeichnet das Protokoll des folgenden Nutzdatenbereichs.
    • Beispiele:
      • 1: ICMP
      • 6: TCP
      • 17: UDP
  • Header Checksum (16 Bit): Prüfsumme zur Fehlererkennung im Header. Muss bei jeder Änderung neu berechnet werden.
  • Source IP Address (32 Bit): IPv4-Adresse des Absenders.
  • Destination IP Address (32 Bit): IPv4-Adresse des Empfängers.
  • Optionen (variabel, 0–40 Bytes): Ermöglichen erweiterte Funktionen wie Sicherheitsoptionen, Routenaufzeichnung oder Zeitstempel. Der Bereich wird mit Padding auf ein Vielfaches von 32 Bit aufgefüllt.

Nutzdaten (Payload)

Der Nutzdatenbereich enthält das eigentliche Datenpaket, das übertragen werden soll. Seine Größe ist variabel und hängt von der Total Length und der Header-Länge ab.

Mögliche Inhalte des Nutzdatenbereichs

  • TCP-Segment: Für verbindungsorientierte Dienste wie HTTP, HTTPS oder SMTP.
  • UDP-Datagramm: Für verbindungslose Dienste wie DNS, DHCP oder VoIP.
  • ICMP-Nachrichten: Für Netzwerkdiagnosen wie Ping oder Traceroute.
  • Andere Protokolle: Wie GRE, ESP (für IPSec) oder OSPF für Routinginformationen.

[Tags]:IPv4IP-PaketNetzwerkProtokollHeaderNutzdatenFragmentierungTTLQoSRouting

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