IP Adressen und Subnetzmasken



Was ist eine IP Adresse?

IP (Internet Protocol) ist ein Protokoll der 3. Schicht des OSI-Modells. Die IP-Adresse ist die logische Adresse eines Computersystems und dient eindeutigen Identifikation innerhalb eines Netzwerkes. Die IP-Adresse kann beliebig vergeben werden, sie ist nicht an Hardware oder Software gebunden. Allerdings müssen bei der Vergabe der IP-Adressen einige Regeln beachtet werden. Man muss darauf achten, dass jede IP-Adresse in einem Netzwerk nur einmal vorkommt. Im folgenden wird der Aufbau von IP-Adressen erklärt:
  • Eine IP Adresse besteht aus 4 Oktetten (Byte)
  • Eine IP Adresse besteht aus 2 Teilen: Dem Netzanteil und dem Hostanteil
  • Jeder Host bekommt in einem Netzwerk eine Adresse, die IP Adresse


Was sind Netz- und Hostteil?

  • Am Netzanteil kann man unter anderem erkennen, wie viele Hosts in einem Netzwerk eingesetzt werden können
  • Die Hosts unterscheiden sich nur von dem Hostteil.


IP - Adressbereiche
KlasseAdressbereichMögliche Hosts
Class A1.0.0.0 bis 127.255.255.25516.777.216
Class B128.0.0.0 bis 191.255.255.25565.536
Class C192.0.0.0 bis 223.255.255.255254



Wofür gibt es interne IP-Adressen?

Diese Bereiche erlauben ein internes Netzwerk, ohne dass diese Hosts von außen erreichbar sind.
10.x.x.x = Klasse A Adressen
172.16.x.x bis 172.31.x.x = Klasse B Adressen
192.168.x.x = Klasse C Adressen


Sonder IP Adressen

  • Die 127.0.0.1 legt den localhost fest. Diese IP Adresse ändert sich niemals
  • Die 0.0.0.0 ist die default route und wird gesetzt, wenn keine andere IP Adresse angeben wird





Was ist eine Subnetzmaske?

  • Eine Subnetzmaske definiert, welcher Teil der IP Adresse zur Netzwerk-ID und welcher Teil zur Host-ID gehört.



Warum werden Subnetzmasken verwendet?

  • Dies ist notwendig, da es bei großen Netzwerken das Problem gibt, dass der Traffic bei zu vielen Hosts in einem Teilnetz viel zu hoch ist. Da man das Bit durch das gesamte Netz senden muss, würden die Antworten der Rechner das Netz schnell überlasten. Darum verteilt man die Hosts in verschiedene Subnetze.



Diese Subnetze werden mit verschiedenen Klassen bezeichnet:

AdressklasseBits für die SubnetzmaskeSubnetzmaske
Klasse A11111111 00000000 00000000 00000000255.0.0.0
Klasse B11111111 11111111 00000000 00000000255.255.0.0
Klasse C11111111 11111111 11111111 00000000255.255.255.0


Erkennen der Netzklasse an der Dualzahl
KlasseAdressbereichBinär (höchstwertigstes Bit)
Class A1.0.0.0 bis 127.255.255.2550
Class B128.0.0.0 bis 191.255.255.2551
Class C192.0.0.0 bis 223.255.255.25511
Class D224.0.0.0 bis 239.255.255.255111
Class E240.0.0.0 bis 255.255.255.2551111


Durch das Subnetting wird mehr Übersicht geschaffen, man benötigt weniger Traffic

Allerdings, je mehr Subnetze, desto weniger IP Adressen stehen zur Verfügung

Die Subnetzmaske wird auch in der folgenden Schreibweise angeben:

193.155.3.12/24

Die /24 bedeutet, das die ersten 24 Bits der IP-Adresse für den Netzteil verwendet werden. In diesem Fall wäre es die Standard Netzmaske eines Klasse C Netzwerkes.

Wird die Adresse so angeben:

193.155.3.12/25

dann werden 25 Bits für den Netzteil vergeben.


Subnetting

Subnetting ist das Unterteilen eines Netzwerkes in mehrere Subnetze. Firmen verwenden das Subnetting häufig, um z.B. zwischen verschiedenen Abteilungen oder Firmengebäuden logische Unterteilungen in den Netzwerkadressen vorzunehmen.

Eine private Klasse A Adresse 10.0.0.0 hat normalerweise die Subnetzmaske 255.0.0.0. Damit stehen in diesem Netzwerk 224 Hostadressen zur Verfügung. Um nun mehrere Subnetze daraus zu bilden, könnte man einfach die Subnetzmaske 255.255.0.0 verwenden.

Die Adresse 10.0.0.0 wäre weiterhin die Adresse des gesamten Netzwerkes, jedoch gibt es jetzt weitere Netzwerkadressen. Die nun mögliche Netzwerke wären von 10.1.0.0 bis 10.254.0.0. Die erste und letzte Adresse sollten nicht verwendet werden. D.h. die Adressen 10.0.0.0 und 10.255.0.0 haben eine besondere Bedeutung. 10.0.0.0 ist die Adresse des gesamten Netzwerkes während 10.255.0.0 für den Broadcast dieses Netzwerkes reserviert ist, obwohl die Broadcast-Adresse des Netzes 10.255.255.255 ist.
Die Broadcast Adresse für das Netzwerk 10.27.0.0 wäre also 10.27.255.255.

Würde man eine Subnetzmaske von 255.255.255.0 verwenden, so wären schließlich die ersten drei Oktette Netzanteil und nur ein Oktett Hostanteil. Es wären die folgenden Netzwerke möglich:

10.0.1.0 bis 10.255.254.0



Die folgende Tabelle liefert einen Auszug aus der Netzwerkstruktur:
NetzadresseBroadcastadresseErster HostLetzter Host
10.0.1.010.0.1.25510.0.1.110.0.1.254
10.0.2.010.0.2.25510.0.2.110.0.2.254
10.0.3.010.0.3.25510.0.3.110.0.3.254
10.0.4.010.0.4.25510.0.4.110.0.4.254
...
10.16.124.010.16.124.25510.16.124.110.16.124.254
10.16.125.010.16.125.25510.16.125.110.16.125.254
10.16.126.010.16.126.25510.16.126.110.16.126.254
10.16.127.010.16.127.25510.16.127.110.16.127.254
10.16.128.010.16.128.25510.16.128.110.16.128.254
...


Um herauszufinden, ob zwei Hosts im selben Netzwerk sind, muss die IP-Adresse des Hosts mit seiner Subnetzmaske logisch UND verknüpft werden (ANDING). Wir überprüfen jetzt, ob die IP-Adressen
192.168.1.27/28 und 192.168.1.233/28 im selben Subnetz sind:

192.168.1.27 ist binär 11000000.10101000.00000001.00011011

Da die Subnetzmaske /28, also 255.255.255.240 sind die ersten 28 Bits gesetzt.
Die Binärschreibweise lautet 11111111.11111111.11111111.11110000.

Nun muss die Und-Operation angewendet werden:
11000000.10101000.00000001.00011011
11111111.11111111.11111111.11110000

Daraus ergibt sich die folgende Netzadresse:
11000000.10101000.00000001.00010000

In Dezimaler Schreibweise wäre das das Netzwerk 192.168.1.16

Nun führen wir die selbe Rechnung mit der Adresse 192.168.1.233 durch:
11000000.10101000.00000001.11101001
11111111.11111111.11111111.11110000

Die Netzadresse lautet hier:
11000000.10101000.00000001.11100000

Da sich dieser Host im Netzwerk 192.168.1.224 befindet, sind die beiden Rechner in unterschiedlichen Subnetzen.