Netzwerke:IPv4:Subnetting

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Die Aufteilung eines zusammenhängenden Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume nennt man Subnetting.

1 Subnetze

  • Teilnetz eines Netzwerkes beim Internetprotokoll (IP)
  • Es fasst mehrere aufeinanderfolgende IP-Adressen mittels einer Subnetzmaske bei IPv4
  • Abtrennung erfolgt durch bitweise Maskierung eines Teils der IP-Adresses durch die Subnetzmaske

1.1 Subnetzmaske

  • Genauso lang wie eine IP-Adresse
  • Gibt an ,welche Bits der IP-Adresse Netzwerk- oder Hostanteil gehören
  • Netzanteil erstreckt sich lückenlos (ohne 0) von links nach rechts
  • Hostanteil erstreckt sich von rechts nach links
Netzwerkteil
IPv4-Adresse 11000000.10101000.00000001.10000001 192.168.1.129
AND Subnetzmaske 11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0
= Netzadresse 11000000.10101000.00000001.00000000 192.168.1.0
Geräteteil
IPv4-Adresse 11000000.10101000.00000001.10000001 192.168.1.129
AND NOT Subnetzmaske 00000000.00000000.00000000.11111111 0.0.0.255
= Hostadresse 00000000.00000000.00000000.10000001 0.0.0.129

2 CIDR-Notation

  • Classless Inter-Domain Routing
  • Verfahren zur effizienteren Nutzung für IPv4.
  • Feste Zuordnung einer IPv4-Adresse zu einer Netzklasse entfällt
  • CIDR führt eine neue Notation ,Suffixe (z.B. /24) ein.
  • Das Suffix gibt die Anzahl der 1-Bits in der Netzmaske an.
bei IPv4
in Dotted-Decimal-Notation in CIDR-Notation
172.17.0.0/255.255.128.0 172.17.0.0/17

2.1 Beispiele

  1. IPv4-Adresse: 192.168.2.7/24
    • Netzmaske
      • 255.255.255.0 (dezimale Schreibweise)
      • 11111111.11111111.11111111.00000000 (duale Schreibweise)
    • sprich: 3 · 8 = 24 gesetzte Bits, wie im CIDR-Suffix (/24) angegeben
  2. IPv4-Adresse: 10.43.8.67/28
    • Netzmaske
      • 255.255.255.240
      • 11111111.11111111.11111111.11110000
    • sprich: 3 · 8 + 4 = 28 gesetzte Bits, wie im Suffix angegeben

3 Vorgehen bei der Sub-Netz-Berechnung

  1. Vorhandene Subnetzmaske in Bit-Form umwandeln
  2. Bei Ermittlung der Netzwerkadresse IP-Adresse und Subnetzmaske mithilfe der &-Operation berechnen
  3. Größtmögliche 2-er Potenz berechnen, wenn Anzahl Subnetze oder Hosts gefragt wird
  4. 2-er Potenz in Bit-Form umwandeln
    • Bei Subnetzen: Die Bits an die Subnetzmaske dranhängen
    • Bei Hosts: Nullen übriglassen wie die Bits es vorgeben
  5. Neue Subnetzmaske in Dezimalform umwandeln

4 Herausfinden der IP-Bereiche (Ranges)

  • Erste Adresse im Subnetz ist die Netzadresse.
  • Letzte Adresse ist als Broadcast-Adresse definiert.
  • Die Host-IP-Adressen gehen von Netzadresse + 1 bis Broadcast – 1.
  • Diese Adressen können nicht für Host-Computer verwendet werden.

4.1 Beispiele

  • Gegeben: IP-Adresse 172.30.1.17 mit Subnetzmaske: 255.255.248.0
Schritt Beschreibung
1.
  1. Subnetzmaske als Bitmaske darstellen ( 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 )
  2. 255.255.248.0 = 11111111.11111111.11111 000.00000000
  3. Entscheidend ist die letzte (rechte) gesetzte Eins
  4. Bei der Netzmaske 255.255.248.0 steht die letzte 1 bei der 8 ( 23 ) ( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )
2.
Subnetz Netzadresse
Netz 1 172.30.0.0 – 172.30.7.255
Netz 2 172.30.8.0 – 172.30.15.255
Netz 3 172.30.16.0 – 172.30.23.255
Netz 32 172.30.248.0 – 172.30.255.255
  • Die IP-Adresse 172.30.1.17 ist im Netz 1 mit der Range 172.30.0.0 – 172.30.7.255.
  • Anzahl der Nullen der Subnetzmaske = Anzahl der Host-IP-Adressen
  • 11 Nullen = 2048 (211) - 2 = 2046 Host-Adressen

  • Gegeben: IP-Adresse 192.168.9.123 mit Subnetzmaske 255.255.252.0
Schritt Beschreibung
1.
  1. Subnetzmaske = Bitmaske
  2. 255.255.248.0 = 11111111.11111111.111111 00.00000000
  3. Bei der Netzmaske 255.255.252.0 steht die letzte 1 bei der 4 ( 22 ).( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )
2.
Subnetz Netzadresse
Netz 1 192.168.0.0 – 192.168.3.255
Netz 2 192.168.4.0 – 192.168.7.255
Netz 64 192.168.252.0 – 192.168.255.255
  • Die IP-Adresse befindet sich im Netz 3 mit der IP-Range 192.168.8.0 – 192.168.11.255
  • Anzahl der Nullen der Subnetzmaske = Anzahl der Host-IP-Adressen
  • 10 Nullen = 1024 (210) - 2 = 1022 Host-Adressen

5 Teilnetze mit einer bestimmten Anzahl von Host-IP-Adressen

  • Gegeben: Netz 192.168.1.0 mit Subnetzmaske 255.255.255.0
  • Aufgabe: Netz aufteilen in Subnetzen mit mind. 13 Arbeitsplätzen
Schritt Beschreibung
1.
  1. 2er-Potenz berechnen, die mindestens 13 + 2 = 15 ergibt
  2. 23 = 8 (nicht ausreichend)
  3. 24 = 16 (ausreichende Anzahl an Adressen)
2.
  1. Die letzten 4 Bits der Subnetzmaske werden auf Null gesetzt, der Rest auf Eins
  2. 11111111.11111111.11111111.00000000 -> 11111111.11111111.11111111.1111 0000
  3. Dezimal: 255.255.255.0 -> 255.255.255.240
3.
  1. IP-Ranges herausfinden.
  2. Letzte gesetzte 1 in der Subnetzmaske betrachten.
Subnetz Netzadressen
Netz 1 192.168.1.0 – 192.168.1.15
Netz 2 192.168.1.16 – 192.168.1.31
Netz 3 192.168.1.32 – 192.168.1.47

6 Teilnetze mit einer bestimmten Anzahl von Subnetzen

  1. Gegeben: Netz 172.28.0.0 mit Subnetzmaske 255.255.255.0
  2. Aufgabe: Netz soll in 6 Subnetze aufgeteilt werden
Schritt Beschreibung
1.
  1. 2er-Potenz suchen, die mindestens 6 ergibt
  2. 22 = 4
  3. 23 = 8
2.
  1. 3 Bits (ganz links) auf 1 setzen.
  2. 11111111.11111111.11111111.00000000 -> 11111111.11111111.11111111.111 00000
  3. Dezimal: 255.255.255.0 -> 255.255.255.224
3.
  1. IP-Ranges herausfinden.
  2. Letzte gesetzte 1 in der Subnetzmaske betrachten.
Subnetz Netzadressen
Netz 1 172.28.0.0 – 192.168.0.31
Netz 2 192.168.0.32 – 192.168.0.63

6.1 Übersicht für IPv4

Allgemein gilt:

  • Anzahl der IPv4-Adressen = 232 - Länge der Netzadresse
  • Erste und letzte IPv4-Adresse ist reserviert für Netzwerk- bzw. Broadcast-Adresse
Notation Anzahl der Adressen Nutzbare
Host-Adressen
Subnetzmaske
dezimal
Subnetzmaske
binär
Kommentar
/0 4.294.967.296 [Anm. 1] 0.0.0.0 00000000.00000000.00000000.00000000 Vollständiger IPv4-Adressraum
/1 2.147.483.648 128.0.0.0 10000000.00000000.00000000.00000000
/2 1.073.741.824 192.0.0.0 11000000.00000000.00000000.00000000
/3 536.870.912 224.0.0.0 11100000.00000000.00000000.00000000
/4 268.435.456 240.0.0.0 11110000.00000000.00000000.00000000
/5 134.217.728 248.0.0.0 11111000.00000000.00000000.00000000
/6 67.108.864 252.0.0.0 11111100.00000000.00000000.00000000
/7 33.554.432 254.0.0.0 11111110.00000000.00000000.00000000
/8 16.777.216 16.777.214 255.0.0.0 11111111.00000000.00000000.00000000 „Class A“-Größe
/9 8.388.608 (128x65.536) 8.388.606 255.128.0.0 11111111.10000000.00000000.00000000
/10 4.194.304 (64x65.536) 4.194.302 255.192.0.0 11111111.11000000.00000000.00000000
/11 2.097.152 (32x65.536) 2.097.150 255.224.0.0 11111111.11100000.00000000.00000000
/12 1.048.576 (16x65.536) 1.048.574 255.240.0.0 11111111.11110000.00000000.00000000
/13 524.288 (8x65.536) 524.286 255.248.0.0 11111111.11111000.00000000.00000000
/14 262.144 (4x65.536) 262.142 255.252.0.0 11111111.11111100.00000000.00000000
/15 131.072 (2x65.536) 131.070 255.254.0.0 11111111.11111110.00000000.00000000
/16 65.536 (1x65.536) 65.534 255.255.0.0 11111111.11111111.00000000.00000000 „Class B“-Größe
/17 32.768 (128x256) 32.766 255.255.128.0 11111111.11111111.10000000.00000000
/18 16.384 (64x256) 16.382 255.255.192.0 11111111.11111111.11000000.00000000
/19 8.192 (32x256) 8.190 255.255.224.0 11111111.11111111.11100000.00000000
/20 4.096 (16x256) 4.094 255.255.240.0 11111111.11111111.11110000.00000000
/21 2.048 (8x256) 2.046 255.255.248.0 11111111.11111111.11111000.00000000
/22 1.024 (4x256) 1.022 255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000
/23 512 (2x256) 510 255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000
/24 256 (1x256) 254 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 „Class C“-Größe
/25 128 (128x1) 126 255.255.255.128 11111111.11111111.11111111.10000000
/26 64 (64x1) 62 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000
/27 32 (32x1) 30 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000
/28 16 (16x1) 14 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000
/29 8 (8x1) 6 255.255.255.248 11111111.11111111.11111111.11111000
/30 4 (4x1) 2 255.255.255.252 11111111.11111111.11111111.11111100 Verbindungsnetz zwischen zwei Routern
/31 2 (2x1) 0 (2) [Anm. 2] 255.255.255.254 11111111.11111111.11111111.11111110 Verbindungsnetz zwischen zwei Routern
/32 1 (1x1) 0 (1) [Anm. 2] 255.255.255.255 11111111.11111111.11111111.11111111 einzelner Host
  1. Adressbereiche der Größe /0 bis /7 werden in der Praxis nicht als einzelnes Subnetz verwendet, sondern in mehrere Subnetze unterteilt.
  2. 2,0 2,1 /31-Netze enthalten keine nutzbaren Host-Adressen, während /32 kein Subnetz, sondern immer einen einzelnen Host adressiert. Hierbei gibt es auch Ausnahmen. So wurde im RFC 3021 vorgeschlagen, dass /31-Netze genutzt werden, um Point-to-point-Verbindungen zu etablieren. Dies wurde unter anderem von der Firma Cisco implementiert. Des Weiteren ist es unter bestimmten Umständen möglich, die Netz- und Broadcastadresse für Hosts zu verwenden.

7 Quellen

  1. https://justit.eu/subnetting/
  2. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm
  3. https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing
  4. https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem
  5. https://tools.ietf.org/html/rfc950
  6. https://tools.ietf.org/html/rfc4632