Netzwerke:IPv4:Subnetting

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Subnetting ist die Aufteilung eines zusammenhängenden Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume.

1 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

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 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

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

Beispiel: 192.168.11.54/24 soll in mind. 20 Subnetze geteilt werden

3.1 Subnetzmaske in Bit-Form umwandeln

  1. 24 = 255.255.255.0 = 3*8
  2. 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000

3.2 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

3.3 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
  1. Von der gesuchten Anzahl die nächstgrößere 2-er Potenz heraussuchen
  2. 20 Subnetze -> 25 = 32
  3. 32 in Bit-Form umwandeln und 1 abziehen
  4. 31 = 1 1111

3.4 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

3.5 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

3.6 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

3.7 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
  1. Von der gesuchten Anzahl die nächstgrößere 2-er Potenz heraussuchen
  2. 100 Hosts -> 27 = 128
  3. 128 in Bit-Form umwandeln und 1 abziehen
  4. 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.

4 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.

5 Weitere Links

  1. Subnetting-Aufgaben
  2. Grundlagen zu IPv4

6 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