Netzwerk - Adressen und IP Configuration

Weil aber MAC Adressen in der zweiten Schicht hardwarenaher Schichten zu finden sind, ist es jedoch für komplexere Netzwerke, die aus Subnetzen bestehen können, günstiger eine Adressierung einzuführen, die dem Aufbau eines Netzwerkes mehr Unterstützung zuteil werden lässt. IP ist die Abkürzung vom Internet Protokoll und darin gibt es auch eine Adresse, die IP-Adresse. Die funktioniert ähnlich dem Telefonnetz bestehend aus Vorwahl und Rufnummer. Bei der IP-Adresse ist die Vorwahl die Gruppe, also ein bestimmtes Netzwerk, und die Telefonnummer ist die Adresse des Gerätes. Da aber diese Adresse unterschiedlich große Netze unterstützen, jedoch nicht mit Bytes aasen soll, kann man die Aufteilung der zur Verfügung stehenden Zifferblöcke unterschiedlich aufteilen. Eine IP Adresse ist 4 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 Subnetmask. Auch sie besteht aus vier Byte und kann damit genau die Größe der Netzwerke und deren Teilnehmer definieren. Zum Beispiel: die IP-Adresse 192.168.5.16 mit einer Subnetmask von 255.255.255.0 bedeutet, dass die Maskierung der Subnetmask, ähnlich einer 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.

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.

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

Eine besondere Rolle spielt die Adresse 127.0.0.1 - diese Adresse 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 geöffneten Offlineprogramm eine Verbindung auf 127.0.0.1 auf.

Der Unterschied zur Adressierung der bei Lichtstellanlagen wie z.B. MA Produkten und z.B. ein Home-Netzwerk z.B. unter Windows PC´s 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 bei der z.B. bei einer MA-Configuration 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 Movinglights die Ethernet unterstützen werden folgt 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 die identischen Adressen aufweisen, um evtl. mit einem Steuerkanal zwei Dimmerkreise gleichzeitig anzusteuern. Dies würde zu Konflikten führen, da Ethernet bidirektional arbeitet und damit eine Ein- Eindeutige Identifikation, auch für Rückmeldungen wie z.B Übertemperatur, benötigt wird.

Jetzt haben wir zwei Adressen, eine MAC-, gerätebezogene Adresse und eine IP-Adresse,

die für die Netzwerkstruktur bedeutend ist. Nun müssen diese beiden Adressen auch zusammenkommen. Das übernimmt das in der ISO-Schicht angesiedelte Adress 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: ich mit der IP 192.168.5.16 habe die MAC 00:15:60:29:7d:80. Dies wird dann in einer Zuordungstabelle, 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 Leitung durch beschränkte Zugriffszeit. Dabei können die Wege der Datenpakete unterschiedliche Strecken einschlagen bei einem vermaschten Netz. Zusammengesetzt werden die Pakete dann beim Empfänger. Aber es ist auch möglich, dass bei falschen Routingtabellen 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 0 erreicht. Dann wird das Paket nicht mehr vom Router weitergeleitet. Es ist gestorben. Deshalb nennt man dies TTL (Time to Live).

IP Header

Adressen - Adressen

MAC Adresse steht für Media Access 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, welcher 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-Treiber integriert, sodass der zukaufende Hersteller der z. B. das Endgerät wie ein Lichtstellpult fertigt, die MAC Adresse nur noch auslesen muss und sie nicht selbst vergibt.

Auch ein Switch hat eine MAC Adresse

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