Was sind Floating-IPs und sind sie sinnvoll?

Floating IPs stellen eine Mischform dar, die dynamische und statische IPs miteinander verbindet und sich flexibel einsetzen lässt. Sie dienen dazu, dass sich eine bestimmte Instanz oder ein Netzwerk fest von außen erreichen lässt, ohne dabei eine permanente Zuordnung zwischen der Adresse und einem spezifischen Server, Gateway oder Computer zu erzeugen. Floating IPs sind dadurch öffentlich sichtbar, lassen sich dauerhaft routen und werden nicht wie dynamische oder statische IPs automatisch einem Klienten zugewiesen. Stattdessen können Floating IPs bei Bedarf zwischen unterschiedlichen Endgeräten "floaten" oder schweben bzw. wechseln, um zum Beispiel bei einem Ausfall oder einer Überlastung der Hardware eine permanente Erreichbarkeit von außen zu gewährleisten.

Adressierung und DNS-Auflösung - wie arbeiten digitale Netzwerke?

Um einen Computer oder Netzwerkknoten eindeutig zu identifizieren, ordnet das Internet Protocol (IP) jedem Teilnehmer eine unverwechselbare und einmalige Adresse zu, die für die Zustellung und Zuordnung jeder Anfrage genutzt wird. Sie besteht aus einem numerischen Code, der bei dem Internet Protocol Version 4 (IPv4) im Dezimalsystem, in der Version 6 (IPv6) als hexadezimale Nummernkombination chiffriert ist. Die Umstellung zwischen den beiden Varianten wurde erforderlich, weil IPv4 aufgrund seiner Struktur aus vier Elementen oder 32 Bit mit jeweils 256 möglichen Werten technisch lediglich eine maximale Zahl von 4.294.967.296 Adressen zuließ. Diese schien in den frühen Zeiten des Internets mehr als ausreichend - mit der zunehmenden Vernetzung etwa durch das Internet of Things (IoT) zeigte sich jedoch, dass deutlich mehr Adressen benötigt werden. Bereits rein rechnerisch ist es nicht einmal möglich, jedem zweiten Menschen eine eigene, eindeutige Adresse zuordnen zu können.

Aus diesem Grund erfolgte ab 1998 eine Umstellung auf IPv6, das durch eine Kodierung mit 128 Bit theoretisch mehr als 340 Sextillionen Kombinationen - eine Zahl mit 38 Nullen - ermöglicht. Dies bedeutet ebenfalls, dass ausreichend Räume zur Verfügung stehen, um Floating IPs an alle Nutzer zu vergeben. Um die für Menschen kryptischen und schwer verständlichen Adressen in ein einfaches und leicht zu verwendendes Format zu transformieren, existieren Domain Name Server (DNS). Sie zerlegen eine Internetadresse wie Example.com auf ihre Subdomain Example und die Top Level Domain (TLD) .com und informieren einen Client darüber, welche einmalige IPv4 oder IPv6 für die Bearbeitung einer Anfrage zuständig ist. Wenn ihr euch jetzt fragt, was ein Nameserver ist und was genau ein DNS Eintrag macht, schaut bitte in diesen Artikel.

Worin liegt der Unterschied zwischen dynamischen, statischen und Floating IPs?

In der Regel werden IPv4 und IPv6 Adressen einer festen Instanz (statische IPs) zugeordnet oder automatisch an einen Pool aus Clients vergeben (dynamische IPs). Statische IPs sind dabei dauerhaft und kontinuierlich einem Ziel zugeordnet und ändern sich nicht, wenn dieses zum Beispiel neu startet oder über eine bestimmte Zeitspanne außer Betrieb ist. Im Unterschied dazu werden dynamische IPs einem Client automatisch von einer übergeordneten Autorität über Protokolle wie dem Dynamic Host Configuration Protocol zugewiesen. Die Vergabe erfolgt, indem sich ein Client zunächst im Netzwerk anmeldet und anschließend aus einem festen Raum von Adressen eine IP zugeordnet bekommt. Bei einer Abmeldung oder nach dem Überschreiten einer festgelegten Frist kann diese für eine bestimmte Zeitspanne reserviert bleiben oder unmittelbar wieder als verfügbar freigegeben werden.

Floating IPs lassen sich nicht eindeutig in eine dieser Kategorien einteilen, weil sie im dauerhaften Besitz eines Kunden sind, nicht aber auf eine konkrete Hardware - etwa ein Gateway oder einen Webserver - verweisen. Sie bleiben wie statische IPs stets identisch und sind unverwechselbar und permanent einer unteren Instanz zugeordnet. Gleichzeitig können Floating IPs jedoch wie dynamische IPs auf verschiedene Endgeräte verweisen und ohne zeitliche Verzögerung zwischen diesen wechseln. So ist es zum Beispiel möglich, dass Floating IPs gleichzeitig auf einen aktiven und einen passiven dedizierten Server zeigen - fällt ersterer etwa wegen einem Versagen der Hardware oder aufgrund von Wartungsarbeiten aus, leiten die Floating IPs den Traffic unverzüglich auf den zweiten um.

Welche Kategorie Geräte verwenden, hängt nicht zuletzt von ihrer Aufgabe sowie der Art der Hardware ab. So vergeben Internet Service Provider (ISP) ihren Kunden in der Regel dynamische IPs, so dass sich die Adresse von einem Router nach einem Neustart und in festen Zeitabständen - meist 24 Stunden - ändert. Dies führt dazu, dass sich hinter einem Router befindliche lokale Netzwerke (LAN) wie etwa ein Heimnetz nicht dauerhaft direkt aus dem Internet erreichen lassen. Um zum Beispiel einen Webserver mit einer Domain im eigenen Haus betreiben zu können, benötigt es deshalb einen externen Dienst wie No-IP.com oder DynDNS, die nach jeder Änderung der Domain die aktuelle dynamische IP zuordnet. Statische IPs verwenden hingegen Instanzen wie Server oder Gateways, die permanent unter einer festen Adresse erreichbar sein müssen. Floating IPs kommen wiederum in verzweigten Netzwerken zum Einsatz, die eine maximale Sicherheit, Performance oder Erreichbarkeit benötigen. Sie dienen dazu, redundante Strukturen ohne Ausfallzeiten zu ermöglichen, Lasten auf verschiedene Instanzen zu verteilen oder mehrere parallele Systeme über eine einzige Adresse anzusprechen.

Welche Vorteile und Nachteile weisen Floating IPs auf?

Floating IPs können nach eigenen Kriterien innerhalb eines Subnets zugewiesen werden. Dadurch ergeben sich sowohl Vorteile wie auch Nachteile - das Netzwerk lässt sich öffentlich erreichen und versendete Pakete unterliegen einem permanenten Routing, können allerdings von unterschiedlichen Endgeräten angenommen und beantwortet werden. Aus diesem Konzept resultieren verschiedene Vorteile durch Floating IPs, die für eine flexible und performante IT-Infrastruktur von Bedeutung sind:

• Redundante Systeme bei dem Versagen einzelner Instanzen
• Dauerhafte Zuordnung einer einzelnen IPv4 oder IPv6 zu einem Nutzer
• Flexible Anwendung der Floating IPs für interne oder externe Netzwerke
• Maximale Erreichbarkeit selbst in extremen Situationen
• Verteilung der Rechen- oder Netzwerklast nach individuellen Kriterien
• Permanentes Routing der Floating IPs auf mehrere Instanzen
• Übernahme von Floating IPs zwischen Instanzen ohne Zeitverlust
• Foating IPs und dynamische oder statische IPs können kombiniert werden

Floating IPs haben ebenfalls gewisse Nachteile, obwohl diese meist nicht gravierend sind. Der wichtigste unter ihnen besteht mit Sicherheit darin, dass Floating IPs zusätzliche Kosten verursachen. Sie setzen sich bei den meisten Webhostern aus einem einmaligen Betrag für das Setup sowie einer monatlichen Gebühr in der Höhe einer ein- bis zweistelligen Eurosumme zusammen. Darüber hinaus ergeben sie ausschließlich Sinn, wenn die Floating IPs wirklich auf mehrere Instanzen - etwa zwei oder mehr dedizierte Server oder räumlich getrennte virtuelle Server - verweisen. Zu beachten ist außerdem, dass nicht alle Unternehmen Floating IPs anbieten - selbst einige große Konzerne verzichten auf diesen Service. Nicht zuletzt können Floating IPs ihre Aufgabe lediglich dann erfüllen, wenn sie korrekt in ein System implementiert sind.

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