IPv4/Subnetting

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

Subnetze

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

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 CIDR-Notation Classless Inter-Domain Routing Verfahren zur effizienteren Nutzung des Adressraumes von 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-Bit in der Netzmaske an. Dotted-Decimal-Notation CIDR-Notation 172.17.0.0/255.255.128.0 172.17.0.0/17 Beispiele 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 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 Vorgehen bei der Sub-Netz-Berechnung Beispiel: 192.168.11.54/24 soll in mind. 20 Subnetze geteilt werden Subnetzmaske in Bit-Form umwandeln 24 = 255.255.255.0 = 3*8 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 Netzwerkadresse ermitteln durch &-Operation IP-Adresse 1100 0000.1010 1000.0000 1011.0011 0110 192.168.11.54 & Subnetzmaske 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 255.255.255.0 = Netzwerkadresse 1100 0000.1010 1000.0000 1011.0000 0000 192.168.11.0 2-er Potenz 2-er Potenz-Tabelle 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 210 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 Von der gesuchten Anzahl die nächstgrößere 2-er Potenz heraussuchen 20 Subnetze -> 25 = 32 32 in Bit-Form umwandeln und 1 abziehen 31 = 1 1111 Subnet-Bit an die Subnetzmaske anhängen Vorher 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 255.255.255.0 Nachher 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1111 1000 255.255.255.248 IP-Ranges herausfinden 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. Subnetz Subnetzmaske Netzadresse Host-Adressen Broadcast 1 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 192.168.11.0/29 192.168.11.1 - 192.168.11.6 192.168.11.7/29 2 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 1000 192.168.11.8/29 192.168.11.9 - 192.168.11.14 192.168.11.15/29 3 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0001 0000 192.168.11.16/29 192.168.11.17 - 192.168.11.22 192.168.11.23/29 10 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0100 1000 192.168.11.72/29 192.168.11.73 - 192.168.11.78 192.168.11.79/29 20 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1001 1000 192.168.11.152/29 192.168.11.153 - 192.168.11.158 192.168.11.159/29 Zusammenfassung Schritt Beschreibung 1. Subnetzmaske in Bitform umwandeln 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 2. &-Operation ausführen Netzwerkadresse herausfinden 3. Von der gesuchten Anzahl die nächstgrößere 2-er Potenz heraussuchen 2-er Potenz in Bits umwandeln und 1 abziehen 4. Bits an die Subnetzmaske anhängen 5. IP-Ranges aufschreiben Subnetz IP-Range Netz 1 192.168.0.0 – 192.168.0.7 Netz 2 192.168.0.8 – 192.168.0.15 Netz 3 192.168.0.16 – 192.168.0.23 Netz 20 192.168.0. – 172.30.255.255 Anzahl bestimmter Hosts Dasselbe Netz soll aufgeteilt, sodass 100 Hosts passen Vorgehen ähnlich wie die Schritte 3.1 - 3.6 Nur zeigen die Bits an, wieviele Nullen vom Hostanteil übrigbleiben sollen Von der gesuchten Anzahl die nächstgrößere 2-er Potenz heraussuchen 100 Hosts -> 27 = 128 128 in Bit-Form umwandeln und 1 abziehen 127 = 111 1111 Vorher 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 255.255.255.0 Nachher 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000 255.255.255.128 Dann wie bei Kapitel 3.5 die IP-Ranges herausfinden Subnetz Subnetzmaske Netzadresse Host-Adressen Broadcast 1 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 192.168.11.0/25 192.168.11.1 - 192.168.11.126 192.168.11.127/25 2 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000 192.168.11.128/25 192.168.11.129 - 192.168.11.245 192.168.11.255/25 Weitere Beispiele und Aufgaben sind in der Aufgabenseite zu finden. 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 – 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) 255.255.255.254 11111111.11111111.11111111.11111110 Verbindungsnetz zwischen zwei Routern /32 1 (1x1) 0 (1) 255.255.255.255 11111111.11111111.11111111.11111111 einzelner Host Weitere Links Subnetting-Aufgaben Grundlagen zu IPv4 Quellen https://justit.eu/subnetting/ https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm https://de.wikipedia.org/wiki/Classless_Inter-Domain_Routing https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem https://tools.ietf.org/html/rfc950 https://tools.ietf.org/html/rfc4632