Die Subnetzmaske/Netzwerkmaske - IT

Die Subnetzmaske/Netzwerkmaske
Die Subnetzmaske (auch Netzwerkmaske genannt) ist eine mehrstellige Binärzahl
(Bitmaske), die in einem Netzwerk eine IP-Adresse in eine Netzadresse und eine
Geräteadresse trennt. Die Geräteadressen werden auch als Hostadressen
bezeichnet. Der Vorteil von Subnetzmasken besteht darin, dass man einen zur
Verfügung stehenden Adressraum in verschiedene Subnetze unterteilen kann.
Das kann verschiedene Gründe haben:
Einzelne Abteilungen eines Unternehmens können logisch voneinander
getrennt werden, z.B. aus Sicherheitsgründen.
Sie haben nur einen bestimmten Adressraum zur Verfügung, den Sie nicht
voll ausnutzen. Durch die Aufteilung schaffen Sie zwei oder mehrere autarke
Netze.
Routingentscheidungen können schneller getroffen werden.
I. Aufbau einer Subnetzmaske
Die Subnetzmaske sieht auf den ersten Blick der IP Adresse sehr ähnlich. Sie hat
immer die gleiche Länge wie die IP-Adresse. So ist ein aus 32 Bit bestehender
Zahlencode bei der IP-Version 4 in 4 mal 8 Bit unterteilt. Um dies zu verdeutlichen,
hilft die binäre Schreibweise weiter:
Beispiel1: Umrechnung Subnetzmaske dezimal in Subnetzmaske binär:
Subnetzmaske dezimal: 255.255.255.0
Umrechnung von 255dez auf binär:
255 : 2 = 127 Rest 1
127 : 2 = 63 Rest 1
63 : 2 = 31 Rest 1
31 : 2 = 15 Rest 1
15 : 2 = 7 Rest 1
7 : 2 = 3 Rest 1
3 : 2 = 1 Rest 1
1 : 2 = 0 Rest 1
Binäre
Adresse
von unten
nach oben
ablesen!
11111111
(siehe auch Wissensdatenbank: Black Box erklärt Zahlensysteme)
Umrechnung von 0dez auf binär ergibt 0bin
Aufgefüllt auf volle 8 Bit ergibt sich 00000000
Subnetzmaske binär: 11111111.11111111.11111111.00000000
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Der Netzanteil der Subnetzmaske wird dadurch ersichtlich, dass alle Bits auf 1bin
stehen, das heißt in diesem Beispiel können nur die letzten 8 Bit zur Adressierung
von Geräten verwendet werden. Jedes Bit das auf 1bin steht ist nicht variabel.
Dadurch verbleibt ein Hostanteil von 8Bit.
Subnetzmaske binär:
11111111.11111111.11111111.00000000
Netzanteil
Hostanteil
Betrachtet man nur den variablen Hostanteil, dann hat man 8 Bit, um sie an die
einzelnen Hosts (PCs, Server, Drucker, etc.) zu verteilen. Aus diesen 8 Bits ergeben
sich 28 mögliche binäre Zahlenkombinationen für die Hostadressen, also insgesamt
256. Da aber per Definition die erste Adresse: 00000000bin für die Netzadresse
vergeben ist und die letzte Adresse: 11111111bin die Broadcastadresse darstellt,
bleiben effektiv 254 Hosts übrig. Die Netzadresse identifiziert das Netz und kann
deshalb nicht als Hostadresse verwendet werden. Die Broadcastadresse dient der
Adressierung aller Rechner (z.B. bei der automatischen IP Adressvergabe durch
DHCP-Server).
Die binäre Darstellung ist wichtig, um den Aufbau und die Berechnung einer
Subnetzmaske zu verstehen. Zur Vereinfachung werden die Subnetzmasken wie
auch die IP-Adressen aber in der Regel in der Dezimal-Schreibweise dargestellt.
II. Wie errechnet man eine Subnetzmaske?
Wie bereits erwähnt, ist eine Berechnung der Subnetzmasken nur dann notwendig,
wenn man sein Netz logisch aufteilen möchte. Anderenfalls können die jeweiligen
Standardsubnetzmasken verwendet werden:
Eine IP-Adresse setzt sich aus 4 x 8 Bits (= 1Byte) zusammen, von denen jedes
Byte einen Dezimalwert zwischen 0 und 255 annehmen kann. Diese möglichen
IP-Adressen sind wiederum in Klassen unterteilt. Zu jeder Klasse sind Standard
Netzmasken definiert. Diese sind aus folgender Tabelle ersichtlich:
Tab: IP-Adressklassen mit dazugehörigen Standard Netzmasken:
Klasse
A
1.0.0.1
B
C
D
E
128.1.0.1
192.1.0.1
224.0.0.1
240.0.0.1
©
IP-Bereich
bis 127.255.255.254
bis
bis
bis
bis
191.255.255.254
223.255.255.254
239.255.255.254
255.255.255.254
Netzmaske
255.0.0.0
Mögliche Hosts
2543 =
16.387.064
255.255.0.0
2542 = 64.516
255.255.255.0
2541 = 254
255.255.255.255
2540 = 1
Werden nicht vergeben!
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Bei der Anpassung der Subnetzmasken muss unbedingt darauf geachtet werden,
dass nur der Hostanteil verändert werden kann, also die Nullen.
Beispiel2: Berechnung von Netzanteil und Sub-Hostadressen:
Die IP-Adresse 192.168.1.0 (Klasse C Netz) mit der Standard Subnetzmaske
255.255.255.0 soll in 4 Subnetze unterteilt werden.
Standard Netzmaske: 11111111.11111111.11111111.00000000
(255.255.255.0)
Netzanteil
Hostanteil
Um 4 neue Unternetze zu bilden, muss man den festen Netzanteil vergrößern.
Die Anzahl der umzurechnenden Bit ergibt sich aus der Formel:
Anzahl der Unternetze = 2Px
Für 4 Unternetze ergibt sich mit der Rechnung 4 = 2x für x der Wert 2. Es müssen
daher in unserem Beispiel 2 Bit vom variablen Hostanteil in feste Netzanteile
umgewandelt werden. Diese 2 Bit ergeben folgende vier Binärkombinationen:
00bin ,01bin,10bin und 11bin.
Neue Subnetzmaske : 1111111.11111111.11111111.11000000
Netzanteil
Hostanteil
Umrechnung der Subnetzmaske von Binär in Dezimal:
(siehe auch Black Box erklärt Zahlensysteme)
11111111.11111111.11111111.11000000
1x27 + 1x26 + 0x25 + 0x24 + 0x23 + 0x22 + 0x21 + 0x20 =
128 + 64 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 192
Die neue Subnetzmaske lautet daher analog aus Beispiel1: 255.255.255.192.
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Aber wie viele Geräteadressen stehen jetzt noch für die einzelnen Subnetze zur
Verfügung?
Ganz einfach: 26 = 64
Dabei ist 6 die Anzahl der verbliebenen variablen Bits im Hostanteil.
Demnach stehen nach der Unterteilung jetzt 64 IP Adressen pro Subnetz zur
Verfügung mit folgenden Adressbereichen:
Tab2: Die neu entstandenen Netze:
Netz
1
2
3
4
IP-Bereich
192.168.1.0
192.168.1.64
192.168.1.128
192.168.1.192
bis
bis
bis
bis
192.168.1.63
192.168.1.127
192.168.1.191
192.168.1.255
Subnetzmaske
255.255.255.192
255.255.255.192
255.255.255.192
255.255.255.192
III. Alternative Berechnung mit der AND-Verknüpfung
Man kann die einzelnen IP-Bereiche auch sehr einfach mit einer
AND-Verknüpfung errechnen.
Bei der AND Verknüpfung kommt unter dem Strich eine 1 heraus, wenn darüber
beide Bits auf 1 stehen. Ansonsten ist das Ergebnis 0.
Um die Berechnung vorzunehmen, muss man vom größtmöglichen Hostanteil
ausgehen, in unserem Fall 11111111bin. Die vier möglichen Subnetzmasken in
unserem Beispiel2 hatten wir als 00000000bin, 01000000bin, 10000000bin und
11000000bin ermittelt.
Erstes Netz:
Größtmöglicher Host binär: 11000000.10101000.00000001.11111111
Subnetzmaske binär:
11111111.11111111.11111111.00000000
-------------------------------------------------------Netzadresse binär:
11000000.10101000.00000001.00000000
Netzadresse dezimal:
192.168.1.0
Nun addieren wir die weiteren 63 möglichen Adressen und bekommen den
IP-Bereich im ersten Netz (0 bis 63 sind 64 mögliche Adressen!):
192.168.1.0
bis
©
192.168.1.63
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Zweites Netz:
Größtmöglicher Host binär: 11000000.10101000.00000001.11111111
Subnetzmaske binär:
11111111.11111111.11111111.01000000
-------------------------------------------------------Netzadresse binär:
11000000.10101000.00000001.01000000
Netzadresse dezimal:
192.168.1.64
Nun addieren wir die weiteren 63 möglichen Adressen und bekommen den
IP-Bereich im zweiten Netz:
192.168.1.64
bis
192.168.1.127
Drittes Netz:
Größtmöglicher Host binär: 11000000.10101000.00000001.11111111
Subnetzmaske binär:
11111111.11111111.11111111.10000000
-------------------------------------------------------Netzadresse binär:
11000000.10101000.00000001.10000000
Netzadresse dezimal:
192.168.1.128
Nun addieren wir die weiteren 63 möglichen Adressen und bekommen den
IP-Bereich im dritten Netz:
192.168.1.128
bis
192.168.1.191
Viertes Netz:
Größtmöglicher Host binär: 11000000.10101000.00000001.11111111
Subnetzmaske binär:
11111111.11111111.11111111.11000000
--------------------------------------------------------Netzadresse binär:
11000000.10101000.00000001.11000000
Netzadresse dezimal:
192.168.1.192
Nun addieren wir die weiteren 63 möglichen Adressen und bekommen den
IP-Bereich im vierten Netz:
192.168.1.192
bis
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192.168.1.255
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Die erste und letzte Adresse stellen per Definition wiederum die Netzadresse (auch:
Netz-ID) und die Broadcastadresse dar. Daraus ergeben sich dann endgültig die
folgenden Adressbereiche für die vier neuen Subnetze:
Tab3: Neue Netze mit Berücksichtigung der Netz-ID und Broadcastadresse
Netz
1
2
3
4
Verwendbare IP-Adressen
192.168.1.1
192.168.1.65
192.168.1.129
192.168.1.193
bis 192.168.1.62
bis 192.168.1.126
bis 192.168.1.190
bis 192.168.1.254
Netz-ID
Broadcast
192.168.1.0
192.168.1.64
192.168.1.128
192.168.1.192
192.168.1.63
192.168.1.127
192.168.1.191
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