IPv4/Subnetting

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

Was ist ein Subnet?

• Subnet, Subnetz bzw. Teilnetz ist ein physikalisches Segment eines Netzwerks
• Diese Teilnetze können über Routern miteinander verbunden werden und bilden dann ein großes zusammenhängendes Netzwerk.

Herausfinden der IP-Bereiche (Ranges) anhand der IP und des Subnetzes

• 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.

Beispiel 1

• Gegeben: IP-Adresse 172.30.1.17 mit Subnetzmaske: 255.255.248.0
• Gesucht: IP-Range der IP-Adresse

Schritt	Beschreibung
1.	Subnetzmaske als Bitmaske darstellen ( 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 ) 255.255.248.0 = 11111111.11111111.11111 000.00000000 Entscheidend ist die letzte (rechte) gesetzte Eins Bei der Netzmaske 255.255.248.0 steht die letzte 1 bei der 8 ( 2^3 ) ( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )
2.	Die Ranges mit der Subnetzmaske 255.255.248.0 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

Beispiel 2

• Gegeben: IP-Adresse 192.168.9.123 mit Subnetzmaske 255.255.252.0
• Gesucht: In welcher IP-Range befindet sich die IP-Adresse?

Schritt	Beschreibung
1.	Subnetzmaske = Bitmaske 255.255.248.0 = 11111111.11111111.111111 00.00000000 Bei der Netzmaske 255.255.252.0 steht die letzte 1 bei der 4 ( 2^2 ).( 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 )	2.	IP-Range von der Subnetzmaske 255.255.252.0 NetzadresseNetz 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

Es lässt sich mit diesen Informationen auch sehr leicht die Anzahl der Host IP-Adressen, für jedes Subnetz, berechnen. Hierfür zählen wir einfach die Nullen der Subnetzmaske. Im Beispiel 1: Hier sind es 11 Nullen ( 2^11 ) = Daraus ergibt sich 2048, hier wird jetzt die Netzadresse und die Broadcast Adresse abgezogen ( -2 ) . Somit haben wir 2046 gültige Host IP-Adressen je Netz.

Ein gegebenes Netz in mehrere Teilnetze mit einer besimmten Anzahl von Host IP-Adressen aufteilen

Die Aufgabe ist es ein Netz in verschiedene Teilnetze aufzuteilen. In jedes der Teilnetze soll mindestens eine bestimmte Anzahl an Host IP-Adressen verfügbar sein.

Beispiel

Gegeben ist ein Netz 192.168.1.0 und eine Subnetzmaske 255.255.255.0
Das Netz soll in kleinere Teilnetze aufgeteilt werden. Es müssen mindestens 13 Arbeitsplätze eine IP-Adresse erhalten.
Wir berechnen eine 2er Potenz, die mindestens 13 + 2 = 15 ergibt. Die zwei zusätzlichen Adressen sind für die Netzadresse und den Broadcast.
2^3 = 8
2^4 = 16 – ausreichende Anzahl an Adressen
Nun werden die letzte 4 Bits der Subnetzmaske auf Null gesetzt.
Aus 255.255.255.0 wird damit 255.255.255.240 oder binär
aus 11111111.11111111.11111111.00000000 wird 11111111.11111111.11111111.1111 0000
Jetzt können wir wie in den Beispielen zum herausfinden der IP-Ranges vorgehen. Dazu betrachten wir wieder die letzte gesetzte 1 in der Subnetzmaske. Die letzte Eins steht diesmal an der Stelle 2^4 = 16. Heißt für uns die Teilnetze würden wie folgt aussehen.
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
…

Ein gegebenes Netz in eine bestimmte Anzahl von Subnetzen aufteilen, jedes Netz soll dabei die größt mögliche Anzahl an Host IP-Adressen erhalten

Wir haben folgendes Netz gegeben 172.28.0.0 und der Subnetzmaske 255.255.255.0
Das Netz soll in 6 Subnetze aufgeteilt werden.
Als erstes suchen wir eine 2er Potenz die mindestens 6 ergibt.
2^2 = 4
2^3 = 8
Jetzt werden die ersten 3 Bits (ganz links) des ersten Oktetts auf 1 gesetzt. Damit erhalten wir aus der Subnetzmaske 255.255.255.0 die neue Subnetzmaske 255.255.255.224 oder binär.
Aus 11111111.11111111.11111111.00000000 wird 11111111.11111111.11111111.111 00000
Das Netz 172.28.0.0 wird dann wie folgt aufgeteilt:
Netz 1: 172.28.0.0 – 172.28.0.31
Netz 2: 172.28.0.32 – 172.28.0.63
…
Die Anzahl der Host IP-Adressen können wir an der Anzahl der Nullen des ersten Oktetts ausmachen ( 2^5 = 32 ).
Tipps
Eine weit verbreitete Art ein Netz in Kurzschreibweise anzugeben ist beispielsweise 192.168.0.0/24
Die 24 steht dabei für die letzten 3 Oktette der Subnetzmaske
255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000
Insgesamt ergibt sich aus der Multiplikation 3 * 8 = 24
Die Subnetzmaske wird dann hinter die Netzadresse geschrieben.

Quellen

1. https://justit.eu/subnetting/
2. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm