Allgemein

Adressierungen

Netzwerk-Adressen und IP-Konfiguration

MAC-Adresse

MAC-Adresse steht für „Media Access Control“-Adresse, wobei hier Media in erster Linie für ein Gerät steht. Die MAC-Adresse ist also eine hardwarebezogene Adresse und ist für jedes einzelne Gerät weltweit nur einmal vergeben. Die MAC-Adresse besteht aus sechs Hex-Zahlenpaaren wie z. B. 12:85:A7:13:02:FE. Dabei ist das erste Bit ein Flag, ob es sich um eine Gruppenadresse (Multicast/Broadcast) oder Einzeladresse (Unicast) handelt. Das nächste Bit zeigt an, ob die Adresse eine registrierte Adresse ist oder nicht. Die nächsten 22 Bit identifizieren den Hersteller, der von der IEEE die Adresse zugeteilt bekommt. Die letzten 24 Bits stehen dann dem Hersteller für seine Geräte zur Verfügung. Der Hersteller selbst muss nun darauf achten, dass kein Gerät, das vom Band läuft, die gleiche Adresse aufweist. Oftmals sind diese Adressen bereits in den Ethernet-Schnittstellen-Treibern integriert, so dass der zukaufende Hersteller, der z. B. das Endgerät wie ein Lichtstellpult fertigt, die MAC-Adresse nur noch auslesen muss und sie nicht selbst vergibt.

 

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Aufbau der Adresse
Jede MAC-Adresse sollte nur einmal weltweit vorhanden sein.

 

MAC Adresse
Auch ein Switch hat eine MAC-Adresse (Bild: Herbert Bernstädt)

IP-Adressen

Weil aber MAC-Adressen in der zweiten Schicht hardwarenaher Schichten zu finden sind, ist es für komplexere Netzwerke – die wiederum aus Subnetzen bestehen können – günstiger, eine Adressierung einzuführen, die dem Aufbau eines Netzwerks mehr Unterstützung zuteil werden lässt.

IP ist die Abkürzung von Internet Protocol. Darin gibt es auch eine Adresse: die IP-Adresse. Diese besteht ähnlich dem Telefonnetz aus Vorwahl und Rufnummer. Bei der IP-Adresse ist die Vorwahl eine Gruppe – also ein bestimmtes Netzwerk. Die Telefonnummer ist die Adresse des Geräts. Da aber diese Adresse unterschiedlich große Netze unterstützen, jedoch nicht mit Bytes aasen soll, kann man die Aufteilung der zur Verfügung stehenden Ziffernblöcke unterschiedlich aufteilen: Eine IP-Adresse ist vier Byte lang und wird byteweise dezimal aufgeschrieben wie z. B. 192.168.0.0. Die Aufteilung, welche Ziffern nun zur Netz-ID und zur Geräte-ID innerhalb dieses „Ortes“ ist, übernimmt die sogenannte Subnet Mask. Auch sie besteht aus vier Bytes und kann damit genau die Größe der Netzwerke und deren Teilnehmer definieren.

Beispiel: die IP-Adresse 192.168.5.16 mit einer Subnet Mask von 255.255.255.0 bedeutet, dass die Maskierung der Subnet Mask ähnlich wie eine Schablone nur die Ziffern 192.168.5 hindurchlässt, was der Netz-ID entspricht. Der Rest, der nicht durch den Filter gelangte, ist in diesem Beispiel die 5. Also der Rechner mit der ID 5.

 

Adress-Raum-Klassen
IP-Adressen werden in Klassen eingeteilt. Man hat die Möglichkeit, sein Netzwerk je nach Klasse in viele Netze aufzuteilen und wenig Geräte pro Netz anzuschließen, oder ein großes Netz zu definieren, mit der Möglichkeit viele Endgeräte anzuschließen. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

 

Um nun ein autarkes Netz für eine Steuerung zu bilden, werden für den „privaten“ Gebrauch drei Adressen bzw. Adressklassen reserviert, die im „Public Internet“ nie vergeben werden. Diese Adressen werden im Internet nicht geroutet – und sind damit von dort aus nicht sichtbar. Das bedeutet, dass sie beliebig häufig eingesetzt werden können. Es handelt sich hierbei um folgende Adressen/Adressbereiche:

  • 10.x.x.x 1 | Class A-Adresse
  • 172.16.x.x – 172.31.x.x 16 | Class B-Adressen
  • 192.168.x.x 256 | Class C-Adressen
Adressklasse
(Name)
Wertigkeit des ersten Bits
(Definition)
Resultierender Wertebereich
des ersten Byte
(dezimal)
Netzwerk (N)
Host (H)
Anzahl der verfügbaren Rechneradressen
Class A 0xxx xxxx 0–127 N.H.H.H. 16.777.216
Class B 10xx xxxx 128–191 N.N.H.H. 65.536
Class C 110x xxxx 192–223 N.N.N.H. 256

 

Eine besondere Rolle spielt die Adresse 127.0.0.1 – sie adressiert, per Definition, immer den lokalen/eigenen Rechner. Laut Standard ist die Verwendung des Netzes 127.x.x.x unzulässig. Die 127.0.0.1 kann demnach lediglich genutzt werden, um die Installation des eigenen Rechners zu überprüfen!

Möchte man z. B. die beiden Software grandMA Offline und grandMA 3D MA auf nur einem Rechner miteinander in Verbindung bringen, so baut die MA-Software 3D beim Hochfahren und bereits geöffnetem Offlineprogramm eine Verbindung auf 127.0.0.1 auf.

Der Unterschied zur Adressierung bei Lichtstellanlagen wie z. B. MA-Produkten und einem Home-Netzwerk z. B. unter Windows PCs ist, dass unter Windows zusätzlich noch die Subnetz Maske 255.255.255.0 eingetragen werden muss. Die Subnet Mask kann aus einem größeren Netzwerk mehrere kleine Unternetze definieren, auf Kosten der Anzahl der Rechner in einem Netz. Außerdem müssen alle Netzwerkrechner den gleichen Arbeitsgruppennamen aufweisen, da ansonsten der andere Rechner nicht erkannt wird. Dies ist z. B. bei einer MA-Konfiguration nicht nötig.

Folglich erscheint in der Regel die Adresse einer Lichtstellanlage mit der Kombination 192.168. XXX.YYY. Wobei alle Geräte, die zu dem System gehören, dieselbe Zahl XXX aufweisen. Mit YYY werden dann die einzelnen Geräte unterschieden, z. B. das Lichtstellpult weist die Adresse 192.168.005.001 auf, der Dimmerschrank die Adresse 192.168.005.002 und Moving Lights, die Ethernet unterstützen, für Fixture 1 als Beispiel die Adresse 192.168.005.010, für Fixture 2 die Adresse 192.168.005.011.

Im Gegensatz zu DMX können aber z. B. Dimmer nicht identischen Adressen aufweisen, um evtl. mit einem Steuerkanal zwei Dimmerkreise gleichzeitig anzusteuern. Dies würde zu Konflikten führen, da Ethernet bidirektional arbeitet und damit eine eindeutige Identifikation, auch für Rückmeldungen wie z. B Übertemperatur, benötigt wird.

ARP

Jetzt haben wir also zwei Adressen: eine IP-Adresse und eine gerätebezogene MAC-Adresse.

Die IP-Adresse ist für die Netzwerkstruktur bedeutend. Nun müssen diese beiden Adressen auch noch zusammenkommen. Das übernimmt das in der ISO-Schicht angesiedelte Address Resolution Protocol (ARP). Dieses Protokoll macht einfach den Aufruf als Broadcast: „Das Gerät mit der IP 192.168.5.16 möchte mir doch bitte mal seine MAC mitteilen.“ Daraufhin wird sich das Gerät melden und die MAC-Adresse mitteilen: „Hallo. Ich mit der IP 192.168.5.16 habe die MAC 00:15:60:29:7d:80.“ Dies wird dann in einer Zuordnungstabelle, dem ARP-Cache, für eine bestimmte Zeit gespeichert. Natürlich kann man eine solche Einstellung auch manuell vornehmen, wodurch diese Zuordnung Bestand hat.

Durch den Umweg des IP wird es auch möglich, die übertragenen Daten in einzelne Datenpakete zu splitten, damit die Ressourcen flexibler genutzt werden können. Das heißt: größere „Zugangsgerechtigkeit“ auf der Leitung durch beschränkte Zugriffszeit. Dabei können die Wege der Datenpakete unterschiedliche Strecken einschlagen bei einem vermaschten Netz. Zusammengesetzt werden die Pakete dann erst beim Empfänger.

Allerdings es ist auch möglich, dass bei falschen Routingtabellen einige Datenpakete im Kreis laufen. Das hätte im Laufe der Zeit den Kollaps des Systems zur Folge. Abhilfe schafft da ein Zählmechanismus: Durchquert das Datenpaket einen Router, wird von einer bestimmten Zahl eins abgezogen. Irrt nun das Paket immer weiter, wird beim Durchqueren der Router so weit abgezogen, dass der Wert irgendwann 0 erreicht. Dann wird das Paket nicht mehr vom Router weitergeleitet – es ist gestorben. Deshalb nennt man dies TTL (Time to Live).

IP-Header Aufbau
Aufbau eines IP-Headers (Bild: Herbert Bernstädt)
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