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Im Mobilfunknetz erfolgt die Vergabe von IPv4-Adressen dynamisch und läuft in der Regel über ein Verfahren namens DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Hier ist der Prozess im Detail erklärt:
1. Verbindung zum Mobilfunknetz
Wenn sich ein mobiles Endgerät (Smartphone, Tablet oder anderes Gerät) mit dem Mobilfunknetz verbindet, wird eine Verbindung zur Basisstation (Funkzelle) hergestellt. Diese Basisstation ist Teil des Zugangsnetzes des Mobilfunkanbieters und stellt die erste Instanz für die Netzwerkkonfiguration des Geräts dar.
2. Anfrage für IP-Adresse über das Kernnetz
Nachdem das mobile Endgerät im Zugangsnetz registriert ist, stellt es eine Anfrage an das Kernnetzwerk des Mobilfunkanbieters, um eine IP-Adresse zu erhalten. In modernen Netzwerken erfolgt dies in der Regel automatisch und nahtlos, ohne dass der Nutzer eingreifen muss. Hier kommt DHCP zum Einsatz.
- Das mobile Gerät sendet eine DHCP-Anfrage (Discovery), um eine IP-Adresse zu erhalten.
- Der DHCP-Server des Mobilfunknetzbetreibers erhält diese Anfrage und weist dem Gerät eine IPv4-Adresse zu. Diese IP-Adresse stammt in der Regel aus einem Pool dynamischer IP-Adressen, die für die Kunden des Netzwerks reserviert sind.
3. NAT (Network Address Translation) im Mobilfunknetz
Aufgrund der begrenzten Anzahl an verfügbaren IPv4-Adressen weltweit verwenden Mobilfunkanbieter in der Regel eine Technik namens NAT (Network Address Translation). Dabei erhält das mobile Endgerät eine private IPv4-Adresse, die nur innerhalb des Netzwerks des Mobilfunkanbieters gültig ist.
- Private IP-Adresse: Innerhalb des Mobilfunknetzes werden Adressen aus den für private Netzwerke reservierten Bereichen (wie z.B. 10.0.0.0/8 oder 192.168.0.0/16) genutzt.
- Öffentliche IP-Adresse: Wenn das Gerät auf das Internet zugreifen möchte, wandelt der NAT-Router des Netzbetreibers die private IP-Adresse in eine öffentliche IPv4-Adresse um, damit der Datenverkehr über das Internet weitergeleitet werden kann.
4. Carrier-Grade NAT (CGNAT)
Da die Anzahl der öffentlichen IPv4-Adressen begrenzt ist, verwenden viele Mobilfunkbetreiber Carrier-Grade NAT (CGNAT). Dies bedeutet, dass mehrere mobile Geräte im selben Netzwerk dieselbe öffentliche IPv4-Adresse teilen und die Unterscheidung über unterschiedliche Portnummern erfolgt. CGNAT stellt sicher, dass die knappen IPv4-Adressen effizient verwendet werden können, indem viele Geräte eine einzige öffentliche IP-Adresse nutzen.
5. Lease-Zeiten und dynamische Vergabe
Die zugewiesene IPv4-Adresse hat eine sogenannte Lease-Zeit, also einen Zeitraum, in dem das Gerät diese IP-Adresse verwenden kann. Nach Ablauf dieser Zeit muss die IP-Adresse entweder erneuert oder eine neue Adresse angefordert werden. Dieser dynamische Prozess sorgt dafür, dass IP-Adressen effizient wiederverwendet werden und keine Adressen dauerhaft belegt werden, wenn sie nicht aktiv genutzt werden.
6. IPv6 als langfristige Lösung
Da die Verfügbarkeit von IPv4-Adressen immer knapper wird, setzen immer mehr Mobilfunkanbieter auf IPv6. IPv6 bietet einen praktisch unerschöpflichen Adressraum und löst viele der Probleme, die mit der dynamischen Zuweisung und NAT-Techniken bei IPv4 einhergehen.
Zusammengefasst: Im Mobilfunknetz wird die IPv4-Adresse in der Regel dynamisch durch einen DHCP-Server zugewiesen, häufig über NAT oder CGNAT, um die begrenzten öffentlichen IPv4-Adressen effizient zu nutzen.