Wissensdatenbank

Was ist IPv4-Subnetting und warum ist es notwendig?

IPv4-Subnetting ist der Prozess der Aufteilung eines IPv4-Netzwerks in kleinere, logische Subnetze. Dieser Prozess bietet verschiedene Vorteile, wie z. B. die effizientere Nutzung von IP-Adressen, die Verbesserung der Netzwerkleistung, die Erhöhung der Sicherheit und die Vereinfachung der Netzwerkverwaltung.

• IP-Adresseneffizienz: Subnetting verhindert die Verschwendung von Adressen, indem es IP-Adressen in kleinere Gruppen aufteilt. Es ist ideal für kleine Netzwerke, die keinen großen IP-Block benötigen.
• Netzwerkleistung: Subnetze begrenzen den Broadcast-Traffic, wodurch verhindert wird, dass Geräte im Netzwerk unnötigem Traffic ausgesetzt sind. Dies verbessert die allgemeine Netzwerkleistung.
• Sicherheit: Subnetze können verwendet werden, um die Netzwerksicherheit zu erhöhen. Beispielsweise kann ein Subnetz, das sensible Daten enthält, von anderen Subnetzen isoliert werden.
• Netzwerkverwaltung: Subnetting vereinfacht die Netzwerkverwaltung. Für verschiedene Abteilungen oder Funktionen können separate Subnetze erstellt werden, was eine bessere Verwaltung der Netzwerkressourcen ermöglicht.

Wenn ein Unternehmen beispielsweise 250 Computer hat, reicht ein einzelnes Class-C-Netzwerk (254 Adressen) möglicherweise nicht aus. Durch Subnetting können für diese 250 Computer mehrere Subnetze erstellt werden, wodurch IP-Adressen effizienter genutzt werden.

Was ist eine Subnetzmaske und wie funktioniert sie?

Die Subnetzmaske ist eine 32-Bit-Zahl, die bestimmt, welcher Teil einer IP-Adresse die Netzwerkadresse und welcher Teil die Hostadresse darstellt. Die Subnetzmaske wird zusammen mit der IP-Adresse verwendet, um zu bestimmen, in welchem Netzwerk sich ein Gerät befindet und mit welchen Geräten es direkt kommunizieren kann.

Die Netzwerkadresse wird aus der IP-Adresse durch eine bitweise UND-Operation mit der Subnetzmaske ermittelt. Um die Netzwerkadresse zu bestimmen, werden die IP-Adresse und die Subnetzmaske bitweise einer UND-Operation unterzogen. Bei der UND-Operation ist das Ergebnis 1, wenn beide Bits 1 sind, andernfalls ist das Ergebnis 0.

Wenn die IP-Adresse beispielsweise 192.168.1.10 und die Subnetzmaske 255.255.255.0 ist, wird die Netzwerkadresse wie folgt berechnet:

IP-Adresse:   192.168.1.10   (11000000.10101000.00000001.00001010)
Subnetzmaske: 255.255.255.0  (11111111.11111111.11111111.00000000)
------------------------------------------------------------------
Netzwerkadresse:   192.168.1.0    (11000000.10101000.00000001.00000000)

In diesem Beispiel ist die Netzwerkadresse 192.168.1.0. Dies zeigt, dass sich das Gerät mit der IP-Adresse 192.168.1.10 im Netzwerk 192.168.1.0 befindet.

Wichtige Punkte:

• Die Subnetzmaske bestimmt die Größe eines Netzwerks und wie viele Hostadressen es haben kann.
• Eine längere Subnetzmaske (mehr 1en) zeigt ein kleineres Netzwerk und weniger Hostadressen an.
• Eine kürzere Subnetzmaske (weniger 1en) zeigt ein größeres Netzwerk und mehr Hostadressen an.

Was ist die CIDR-Notation (Classless Inter-Domain Routing)?

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ist eine Methode, um IP-Adressen flexibler zuzuweisen. Die CIDR-Notation wird verwendet, um eine IP-Adresse gefolgt von einem Schrägstrich (/) und einer Zahl darzustellen. Diese Zahl repräsentiert die Anzahl der 1en in der Subnetzmaske.

Zum Beispiel repräsentiert 192.168.1.0/24 ein Netzwerk mit der IP-Adresse 192.168.1.0 und der Subnetzmaske 255.255.255.0 (24 Einsen).

Die CIDR-Notation ist eine kürzere und einfachere Möglichkeit, die Subnetzmaske anzugeben. Sie kann auch verwendet werden, um die Netzwerkgröße anzugeben.

Die folgende Tabelle zeigt gängige CIDR-Notationen und die entsprechenden Subnetzmasken:

Welche Schritte sind zur Berechnung der Subnetzmaske erforderlich?

Die Berechnung der Subnetzmaske hängt davon ab, wie viele Subnetze und Host-Adressen pro Subnetz für ein bestimmtes Netzwerk benötigt werden. Die Schritte zur Berechnung der Subnetzmaske sind wie folgt:

1. Netzwerkadresse bestimmen: Bestimmen Sie zunächst die Netzwerkadresse, die Sie verwenden möchten. Zum Beispiel 192.168.1.0.
2. Anzahl der benötigten Subnetze bestimmen: Bestimmen Sie, wie viele Subnetze Sie benötigen. Zum Beispiel, wenn Sie 4 Subnetze benötigen.
3. Anzahl der benötigten Host-Adressen bestimmen: Bestimmen Sie, wie viele Host-Adressen Sie pro Subnetz benötigen. Zum Beispiel, wenn Sie 50 Host-Adressen pro Subnetz benötigen.
4. Erforderliche Anzahl von Bits berechnen: Berechnen Sie die erforderliche Anzahl von Bits sowohl für Subnetze als auch für Hosts.
   • Erforderliche Anzahl von Bits für Subnetze: 2ⁿ >= Anzahl der Subnetze (n ist die Anzahl der zu entleihenden Bits)
   • Erforderliche Anzahl von Bits für Hosts: 2^m - 2 >= Anzahl der Hosts (m ist die Anzahl der für Hosts zu reservierenden Bits)
5. Subnetzmaske berechnen: Berechnen Sie die Subnetzmaske basierend auf der erforderlichen Anzahl von Bits.

Beispiel:

Sie möchten das Netzwerk 192.168.1.0 verwenden, um 4 Subnetze zu erstellen und 50 Host-Adressen in jedem Subnetz zu haben.

1. Netzwerkadresse: 192.168.1.0
2. Anzahl der Subnetze: 4
3. Anzahl der Hostadressen: 50
4. Erforderliche Bitanzahl:
   • Für Subnetze: 2ⁿ >= 4 => n = 2 (2 Bits werden entliehen)
   • Für Hosts: 2^m - 2 >= 50 => m = 6 (6 Bits werden für Hosts reserviert)
5. Subnetzmaske:
   • Standard-Subnetzmaske (für 192.168.1.0): 255.255.255.0 (/24)
   • Nachdem 2 Bits entliehen wurden: 24 + 2 = 26
   • Neue Subnetzmaske: 255.255.255.192 (/26)

In diesem Fall wäre die Subnetzmaske 255.255.255.192 (/26). Dies ermöglicht es Ihnen, 4 Subnetze zu erstellen und in jedem Subnetz 62 (2⁶ - 2) Hostadressen zu haben.

Wie verwendet man ein Subnetting-Berechnungstool?

Subnetting-Berechnungstools sind Online-Tools, die die Berechnung der Subnetzmaske, der Netzwerkadresse, der Broadcast-Adresse und anderer relevanter Informationen erleichtern. Diese Tools sind sehr nützlich für Personen, die den Subnetting-Prozess nicht verstehen oder keine manuellen Berechnungen durchführen möchten.

Subnetting-Berechnungstools fragen in der Regel die folgenden Informationen ab:

• IP-Adresse: Geben Sie die IP-Adresse ein, für die Sie Subnetting durchführen möchten.
• Subnetzmaske oder CIDR-Notation: Geben Sie die Subnetzmaske oder die CIDR-Notation ein.

Nachdem Sie diese Informationen eingegeben haben, berechnet das Tool die folgenden Informationen:

• Netzwerkadresse: Zeigt die Netzwerkadresse des Subnetzes an.
• Broadcast-Adresse: Zeigt die Broadcast-Adresse des Subnetzes an.
• Verfügbarer Hostadressbereich: Zeigt den Bereich der Hostadressen an, die im Subnetz verwendet werden können.
• Gesamtzahl der Hostadressen: Zeigt die Gesamtzahl der Hostadressen im Subnetz an.
• Anzahl der verfügbaren Hostadressen: Zeigt die Anzahl der Hostadressen an, die im Subnetz verwendet werden können (in der Regel 2 weniger als die Gesamtzahl der Hostadressen, da die Netzwerkadresse und die Broadcast-Adresse abgezogen werden).

Es gibt viele verschiedene Subnetting-Berechnungstools online. Einige beliebte Tools sind:

• Subnet Calculator (solarwinds.com)
• IP Subnet Calculator (calculator.net)
• Subnet Mask Calculator (subnet-calculator.com)

Mit diesen Tools können Sie Subnetting-Vorgänge schneller und genauer durchführen.

Subnetting-Beispiele und Fallstudien aus dem realen Leben

Subnetting wird häufig in verschiedenen Netzwerkszenarien eingesetzt. Hier sind einige Beispiele und Fallstudien aus dem realen Leben:

• Unternehmensnetzwerk: Für verschiedene Abteilungen eines Unternehmens (z. B. Marketing, Vertrieb, Engineering) können separate Subnetze erstellt werden. Dies hilft, den Netzwerkverkehr zu isolieren, die Sicherheit zu erhöhen und die Netzwerkverwaltung zu vereinfachen. Beispielsweise können die sensiblen Daten der Engineering-Abteilung in einem Subnetz gespeichert werden, auf das andere Abteilungen keinen Zugriff haben.
• Rechenzentrum: In Rechenzentren können separate Subnetze für verschiedene Server oder Dienste erstellt werden. Dies hilft, die Netzwerkleistung zu steigern und die Sicherheit zu verbessern. Beispielsweise können separate Subnetze für Webserver, Datenbankserver und Anwendungsserver erstellt werden.
• Heimnetzwerk: In Heimnetzwerken können separate Subnetze für intelligente Geräte (z. B. Smart-TV, intelligente Haushaltsgeräte) und Computer erstellt werden. Dies hilft, die Sicherheit zu erhöhen und die Netzwerkleistung zu verbessern. Beispielsweise können intelligente Geräte in einem Subnetz gehalten werden, auf das Computer keinen Zugriff haben.
• Schulnetzwerk: In einer Schule können separate Subnetze für Schüler, Lehrer und Verwaltungspersonal erstellt werden. Dies hilft, die Netzwerknutzung zu verwalten und die Sicherheit zu gewährleisten. Beispielsweise können die Ressourcen, auf die Schüler zugreifen können, eingeschränkt werden, und die Ressourcen, auf die Lehrer zugreifen können, können umfangreicher sein.

Fallstudie:

Das Campusnetzwerk einer Universität war als ein einziges großes Netzwerk strukturiert. Dies führte zu Leistungseinbußen im Netzwerk, Sicherheitslücken und Verwaltungsschwierigkeiten. Die Universität beschloss, ihr Netzwerk mithilfe von Subnetting neu zu strukturieren. Für verschiedene Fakultäten, Wohnheime und Verwaltungsgebäude wurden separate Subnetze erstellt. Dies steigerte die Netzwerkleistung erheblich, verbesserte die Sicherheit und vereinfachte die Netzwerkverwaltung.

Diese Fallstudie zeigt, wie Subnetting in großen und komplexen Netzwerken von Vorteil sein kann.

Was ist eine Variable Length Subnet Mask (VLSM)?

Variable Length Subnet Mask (VLSM) ist eine Subnetting-Technik, die die Verwendung unterschiedlicher Subnetzmasken für verschiedene Subnetze ermöglicht. Dies hilft, IP-Adressen effizienter zu nutzen und das Netzwerkdesign flexibler zu gestalten.

VLSM ist besonders nützlich, wenn Subnetze unterschiedlicher Größe benötigt werden. Wenn beispielsweise ein Netzwerk sowohl ein großes Subnetz (z. B. 100 Hosts) als auch ein kleines Subnetz (z. B. 10 Hosts) enthält, kann VLSM verwendet werden, um jedem Subnetz die entsprechende Subnetzmaske zuzuweisen.

Bei der Verwendung von VLSM wird zunächst eine Subnetzmaske berechnet, die die Anzahl der Host-Adressen abdeckt, die für das größte Subnetz erforderlich sind. Anschließend werden die verbleibenden IP-Adressen für kleinere Subnetze verwendet. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis allen Subnetzen die entsprechenden Subnetzmasken zugewiesen wurden.

Beispiel:

Sie möchten das Netzwerk 192.168.1.0/24 verwenden, um drei Subnetze zu erstellen. Die Größen der Subnetze sind wie folgt:

• Subnetz A: 60 Hosts
• Subnetz B: 30 Hosts
• Subnetz C: 10 Hosts

Mithilfe von VLSM können Sie die folgenden Subnetzmasken für diese Subnetze zuweisen:

• Subnetz A: 192.168.1.0/26 (255.255.255.192) - 62 Hosts
• Subnetz B: 192.168.1.64/27 (255.255.255.224) - 30 Hosts
• Subnetz C: 192.168.1.96/28 (255.255.255.240) - 14 Hosts

In diesem Beispiel wurden IP-Adressen mithilfe von VLSM effizienter genutzt. Für jedes Subnetz wurde nur die erforderliche Anzahl von IP-Adressen zugewiesen.

Vorteile von VLSM:

• Nutzt IP-Adressen effizienter.
• Macht das Netzwerkdesign flexibler.
• Ermöglicht Subnetze unterschiedlicher Größe.

Nachteile von VLSM:

• Ist komplexer als Subnetting.
• Die Netzwerkplanung kann mehr Zeit in Anspruch nehmen.

Was ist beim Subnetting zu beachten?

Beim Subnetting ist es wichtig, die folgenden Punkte zu beachten:

• Netzwerkanforderungen ermitteln: Bevor Sie Subnetting durchführen, ermitteln Sie sorgfältig die Anforderungen Ihres Netzwerks. Wie viele Subnetze benötigen Sie? Wie viele Host-Adressen benötigen Sie in jedem Subnetz? Die Antworten auf diese Fragen helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Subnetzmaske.
• Subnetzmaske korrekt berechnen: Die korrekte Berechnung der Subnetzmaske ist für den reibungslosen Betrieb Ihres Netzwerks von entscheidender Bedeutung. Eine falsche Subnetzmaske kann zu Netzwerkverbindungsproblemen und anderen Problemen führen.
• IP-Adresskonflikte vermeiden: Achten Sie beim Subnetting darauf, IP-Adresskonflikte zu vermeiden. Weisen Sie jedem Gerät eine eindeutige IP-Adresse zu. IP-Adresskonflikte können zu Netzwerkverbindungsproblemen führen.
• Netzwerkdokumentation aktuell halten: Halten Sie Ihre Netzwerkdokumentation nach dem Subnetting auf dem neuesten Stand. Notieren Sie die Netzwerkadressen, Subnetzmasken und andere relevante Informationen. Dies hilft bei der Behebung von Netzwerkproblemen und erleichtert die Netzwerkverwaltung.
• Netzwerksicherheit nicht vergessen: Subnetting kann zur Erhöhung der Netzwerksicherheit verwendet werden. Subnetting allein reicht jedoch nicht aus. Sie müssen auch andere Sicherheitsmaßnahmen ergreifen, um Ihr Netzwerk zu sichern (z. B. Verwendung einer Firewall, Verwendung sicherer Passwörter).
• Testen: Testen Sie Ihr Netzwerk nach dem Subnetting. Stellen Sie sicher, dass alle Geräte ordnungsgemäß verbunden werden können und dass der Netzwerkverkehr wie erwartet fließt.

Die folgende Tabelle zeigt häufige Fehler beim Subnetting und wie diese vermieden werden können: