Mai 2011 / Subnetting

Subnetting

Subnetting bedeutet das unterteilen eines Grösseren Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume.
Subnetting betreibt man z.B. um ein Firmennetzwerk in örtlich- oder abteilungs-bedingte Netzwerke zu unterteilen.

Wie ist eine IP-Adresse überhaupt aufgebaut?
Eine IP-Adresse der IPv4 besteht aus 4 Dezimalzahlen. Jede dieser Dezimalzahlen besteht aus 8 Bits was bedeutet, dass jede dieser Dezimalzahlen eine Zahl von 0 bis 255 darstellen kann.
Beispiel:
196.168.1.255
11000100.10101000.00000001.11111111
Insgesamt ermöglicht das 4294967296 verschiedene Kombinationen, also fast 4,3 Milliarden.
Diese Adressen sind jedoch nun bereits alle vergeben und daher sollte bald die IPv6 mit 128 anstatt 32 Bit herauskommen.

Wie funktioniert Subnetting?
Da das die IPv6 aber noch nicht eingeführt wurde, beschreibe ich hier das Subnetting mit IPv4, wobei das unter IPv6 eigentlich genau gleich funktioniert.
Der IPv4 Adressraum wurde in 5 verschiedene Netzklassen unterteil.
Sie wurden jedoch später überarbeitet, da diese Netzklassen keine genügende Flexibilität boten. Es wurde durch das CIDR(Classless Inter-Domain Routing) möglich gemacht X-Beliebig grosse Netze zu vergeben. Daher kann heutzutage nichtmehr nur durch die IP-Adresse festgestellt werden, wie Gross ein Netzwerk ist.
Dazu braucht man nun die Netzmaske, welche festlegt, wie gross das Netzwerk ist.
Wie genau das CIDR funktioniert erkläre ich nach den Netzklassen.

Netzklasse A:
Diese Netzklasse hat als Binären Präfix nur ein 0.
Das bedeutet das jede IP dessen Adresse Binär mit 0 beginnt zu einem Klass A-Netz gehören sollte.
Das entspricht allen IPs von 0.0.0.0 bis 127.255.255.255
Ein solches Netz hat die Netzwerkmaske 255.0.0.0 was bedeutet dass die erste Zahl festgelegt ist und der Besitzer alle Adressen dieses Bereiches frei verwenden kann. Hätte ich also dass Klass A-Netz 12.0.0.0 hätte ich alle Adressen von 12.0.0.0 bis 12.255.255.255 was einer Anzahl von 16'777'216 Adressen entspricht.
Da man jedoch die erste und die letzte Adresse nicht verwenden kann, besitzt man genau 2 weniger.
Von diesen netzen gibt es logischerweise allerdings nur 128.

Netzklasse B:
Diese Netzklasse hat als Binären Präfix 10.
Das bedeutet das jede IP dessen Adresse Binär mit 10 beginnt zu einem Klass B-Netz gehören sollte.
Das entspricht allen IPs von 128.0.0.0 bis 191.255.255.255
Die Netzwerkmaske von diesem Netz ist 255.255.0.0 was bedeutet, dass die ersten beiden Zahlen festgelegt sind und der Besitzer alle Adressen dieses Bereichs frei verwenden kann. Hätte ich das Klass B-Netz 135.34.0.0 hätte ich alle Adressen von 135.34.0.0 bis 135.34.255.255 was einer Anzahl von 65'536 Adressen entspricht. Auch hier hätte man wieder 2 weniger.
Anzahl Klass B-Netze: 16'384

Netzklasse C:
Diese Netzklasse hat als Binären Präfix 110
Das bedeutet das jede IP dessen Adresse Binär mit 110 beginnt zu einem Klass C-Netz gehören sollte.
Das entspricht allen IPs von 192.0.0.0 bis 223.255.255.255
Die Netzwerkmaske von diesem Netz ist 255.255.255.0 was bedeutet dass die ersten 3 Zahlen festgelegt sind und der Besitzer alle Adressen dieses Bereichs frei verwenden kann. Hätte ich das Klass A-Netz 197.188.20.0 hätte ich alle Adressen von 197.188.20.0 bis 197.188.20.255 was einer Anzahl von 256 Adressen entspricht. Auch hier hätte man wieder 2 weniger.
Anzahl C-Netze: 2'097'152

Netzklasse D:
Diese Netzklasse hat als Binären Präfix 1110
Das bedeutet das jede IP dessen Adresse Binär mit 1110 beginnt zu einem Klass D-Netz gehören sollte.
Das entspricht allen IPs von 224.0.0.0 bis 239.255.255.255
Diese Klass D-Netze werden für Multicast-Anwendungen verwendet.

Netzklasse E:
Diese Netzklasse hat als Binären Präfix 1111
Das bedeutet das jede IP dessen Adresse Binär mit 1111 beginnt zu einem Klass E-Netz gehören sollte.
Das entspricht allen IPs von 240.0.0.0 bis 255.255.255.255
Diese Klass E-Netze sind für Zukünftige Zwecke reserviert.

Classless Inter-Domain Routing
Um die Funktion von CIDR zu beschreiben wechseln wir nun in die Binäre Darstellung der Zahlen.
Der CIDR-Präfix ist eine Zahl zwischen 0 und 32 der die Netzwerkmaske beschreibt. Entsprechend diesem Präfix bzw. der Netzwerkmaske sind die Netze festgelegt.
Die Präfixe der Netzklassen wären folgendermassen:
Klass A: 8 Binäre Netzwerkmaske: 11111111.00000000.00000000.00000000
Klass B: 16 Binäre Netzwerkmaske: 11111111.11111111.00000000.00000000
Klass C: 24 Binäre Netzwerkmaske: 11111111.11111111.11111111.00000000
Der Präfix bestimmt also die Anzahl festgelegter 1 innerhalb der Netzwerkmaske.
Nun könnte man auch innerhalb der eigentlichen Klass A-Netze Netze mit dem CIDM-Präfix 24 vergeben werden.
Der eigentliche Vorteil daran ist, dass man auch andere Netz-Grössen hat. Hätte man früher für ein Firmennetzwerk mit 100'000 Adressen ein Klass A Netz gebraucht - und damit über 16 millionen IPs verschwendet - kann man nun ein Netz mit dem CIDR-Präfix 15 (131'072 IPs)nehmen. Es werden zwar immer noch zu viele IPs zugewiesen, doch der Verlust ist viel geringer.

Möchte diese Firma nun jedoch nicht nur 1 grosses Netz mit 131'072 IPs sondern vieleicht 8 verschiedene Netze in dem je 12'500 Hostadressen verfügbar sind, kann man dieses Netz durch Subnetting entsprechend aufteilen:
Ich nehme an ich habe das Netz 123.34.0.0.
Dann würde mein IP-Adressraum von 123.34.0.0 bis 123.35.255.255 gehen.
Nun könnte ich diesen Adressraum ohne Probleme halbieren, indem ich ein Netz von 123.34.0.0 bis 12.34.255.255 und eins von 123.35.0.0 bis 123.35.255.255 mache.
Jedes dieser Netze hätte nun noch 65'534 Hostadressen. Jedes dieser Netze hätte nun also wieder den CIDR-Präfix 16.
Teile ich die Netze immer weiter auf komme ich schlussendlich auf 8 Netze mit jeweils 16'382 Hostadressen.
Der CIDR-Präfix dieser Netzwerke wäre nun 18.
Das 1. dieser 8 Netze hätte also eine Reichweite von 123.34.0.0 bis 123.34.63.255