Subnetzmaske / Subnetmask

Bei der Konfiguration von TCP/IP wird eine vergleichbare IP-Adresse verwendet. Jede IP-Adresse besteht aus zwei Teilen. Jedes Teil hat seine bestimmte Bedeutung. Der vordere Teil ist die Adresse für das Netzwerk, indem sich die Station befindet. Der hintere Teil ist die Adresse für die Netzwerk-Station. Wo sich die IP-Adresse teilt, wird von der Subnetzmaske bzw. Subnetmask (engl.) bestimmt. Die Subnetzmaske besteht aus 32 Bit und einer geschlossenen Kette beginnend mit Einsen und abschließenden Nullen.
Ein Beispiel: 11111111 11111111 11111111 00000000.
Das entspricht in der Dezimaldarstellung 255.255.255.0.
Legt man die Subnetzmaske wie eine Maske über die IP-Adresse ergibt sich folgende Teilung:

IP-Adresse 127. 0. 0. 1
Subnetzmaske 255. 255. 255. 0
Netz-Adresse 127. 0. 0. 0
Stations-Adresse       1


Der vordere Teil, die Netz-Adresse lautet 127.0.0.0. Der hintere Teil, die Stations-Adresse in diesem Subnetz lautet 1.

Gültige Subnetzmasken Ungültige Subnetzmasken 
255.255.255.  0
255.255.  0.  0
255.  0.  0.  0
255.255.255.252
 255.255.255.128
 
250.255.255.  0
255.255.  0.255
255.  0.255.255
255.  0.  0.255
 255.255.255.200

Diese Masken sehen aus wie IP-Adressen, haben jedoch binär gesehen immer den Aufbau 111..100..0, wobei die 0-Bits in dem Netz variieren können. Die Anzahl dieser Bits (= 32 - Zahl der 1er-Bits) hoch 2 gibt also die Zahl der verfügbaren Rechner (minus 2: ein Router und eine sog. Broadcast-Adresse) für das Netz an.

Das Netz 123.34.56.0/24 (24 bezeichnet die Zahl der 1en, entspricht 255.255.255.0) kann also 28-2 = 254 Rechner enthalten.

Es gibt zwei verschiedene Normen fürs Subnetting:

  1. Cisco Norm (RFC 950)

  2. Standart (RFC 1878)

Der wichtige unterschied zwischen den Normen besteht darin das bei der Anwendung der RFC 950 das erste und letzte Subnet abgezogen werden und somit 2 weniger als berechnet zur Verfügung stehen. Dies geschieht bei der RFC 1878 nicht. Hier können alle berechneten Subnetze auch verwendet werden.

Wie funktioniert Subnetting?

Jede IP-Adresse teilt sich in Netzwerk-Adresse und Stationsadresse. An welcher Stelle diese Trennung stattfindet wird durch die Subnetzmaske (Subnetmask) bestimmt. Die nachfolgende Tabelle enthält alle möglichen Subnetzmasken. Je nach verwendeter Netzwerk-Adresse und Subnetzmaske wird eine bestimmte Anzahl an Netzwerkstationen (Hosts) in einem Subnetz adressierbar.

Hostanzahl Subnetzmaske 32-Bit-Wert Präfix
16777216 255.0.0.0 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 /8
8388608 255.128.0.0 1111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 /9
4194304 255.192.0.0 1111 1111 1100 0000 0000 0000 0000 0000 /10
2097152 255.224.0.0 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000 0000 /11
1048576 255.240.0.0 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 /12
524288 255.248.0.0 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 /13
262144 255.252.0.0 1111 1111 1111 1100 0000 0000 0000 0000 /14
131072 255.254.0.0 1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000 /15
65536 255.255.0.0 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 /16
32768 255.255.128.0 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 /17
16384 255.255.192.0 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000 0000 /18
8192 255.255.224.0 1111 1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000 /19
4096 255.255.240.0 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 /20
2048 255.255.248.0 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 /21
1024 255.255.252.0 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000 /22
512 255.255.254.0 1111 1111 1111 1111 1111 1110 0000 0000 /23
256 255.255.255.0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 /24
128 255.255.255.128 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 /25
64 255.255.255.192 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 /26
32 255.255.255.224 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 0000 /27
16 255.255.255.240 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 /28
8 255.255.255.248 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 /29
4 255.255.255.252 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 /30

Die 4 Dezimalzahlen jeder IP-Adresse entspricht einem 32-Bit-Wert. Die Subnetzmaske ist mit 32 Bit genauso lang, wie jede IP-Adresse. Jedes Bit der Subnetzmaske ist einem Bit einer IP-Adresse zugeordnet. Die Subnetzmaske besteht aus einer zusammenhängenden Folge von 1 und 0. An der Stelle, wo die Subnetzmaske von 1 auf 0 umspringt trennt sich eine IP-Adresse in Netzwerk-Adresse und Stationsadresse.

  Dezimal Binär (Bit)
IP-Adresse 192 .168 .0 .1 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0001
Subnetzmaske 255 .255 .255 .0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
Netzwerk-Adresse 192 .168 .0 .0 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0000
Stationsadresse 0 .0 .0 .1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

Die Subnetzmaske wird also wie eine Schablone auf die IP-Adresse gelegt um die Netzwerk-Adresse und Stationsadresse herauszufinden. Die Informationen über die Netzwerk-Adresse ist wichtig bei der Zustellung eines IP-Datenpaketes. Ist die Netzwerk-Adresse bei der Quell- und Ziel-Adresse gleich, wird das Datenpaket innerhalb des gleichen Subnetzes zugestellt. Sind die Netzwerk-Adressen unterschiedlich muss das Datenpaket über das Standard-Gateway (Default-Gateway) in ein anderes Subnetz geroutet werden.

Die IP-Adressen von lokalen und Zielhosts werden jeweils
durch ein logisches UND mit ihren Subnetzmasken verbunden
  • 1 UND 1 = 1
  • Andere Kombinationen = 0
?
?Wenn die durch UND verbundenen Ergebnisse von Quell- und Zielhosts übereinstimmen, ist das Ziel lokal

IP-Adresse
Subnetzmaske

Ergebnis

10011111 11100000 00000111 10000001
11111111 11111111 00000000 00000000

10011111 11100000 00000000 00000000

Schreibweise von IP-Adresse und Subnetzmaske

Wird in der IP-Konfiguration einer Netzwerkstation IP-Adresse und Subnetzmaske manuell eingegeben erfolgt die Schreibweise separat in Form von 192.168.0.1 / 255.255.255.0 (IP-Adresse / Subnetzmaske) oder 192.168.0.1 / 24 (IP-Adresse / Präfix). Erstere Schreibweise dürfte klar sein. Bei der zweiten ist auf den ersten Blick nicht ersichtlich, was gemeint ist. Der Präfix nach der IP-Adresse gibt an, wieviele 1er innerhalb der Subnetzmaske in der Bit-Schreibweise nacheinander folgen. 24 bedeutet demnach 255.255.255.0. Weitere Präfixe sind in der Tabelle weiter oben nachzulesen.

Welche Subnetzmaske für welches Netz

Netzwerke werden in verschiedene Klassen eingeteilt. Je nach Klasse kann eine bestimmte Anzahl von Stationen adressiert werden.

Adressklasse Subnetzmaske in Bit-Schreibweise Subnetzmaske
Klasse A 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 255.0.0.0
Klasse B 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 255.255.0.0
Klasse C 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 255.255.255.0

Wie werden die Subnetze berechnet?

Berechnung der Subnetze für Klasse C Netzwerke:

  • Cisco Norm (RFC 950)

    Netzwerk: 192. 168. 210. 0
    Netzwerk (Binär): 11000000.10101000.1010010.00000000
    Subnetmask: 255. 255. 255. 0
    Subnetmask (Binär): 11111111.11111111.11111111.00000000

    Benötigte Subnetze: 4

    Formel: 2n -2 = Subnetze

    Um vier Subnetze zu erzeugen müssen 3 Bit der Subnetmask (des Hostanteils ) gestohlen werden.
    23 -2= 6

    Somit werden die ersten drei Nullstellen des Hostanteils der Subnetmask auf 1 gestellt. (11111111.11111111.11111111.11100000)
    Diese werden von Binär in Dezimal umgerechnet:
    1*27+1*26+1*25= 128+64+32= 224
    Somit lautet die neue Subnetmask: 255. 255. 255. 224
    Subnetmask (Binär): 11111111.11111111.11111111.11100000

    Nun zur Berechnung der Subnetze

    1. 00000000 = 192.168.210.0
    2. 00100000 = 192.168.210.32
    3. 01000000 = 192.168.210.64
    4. 01100000 = 192.168.210.96
    5. 10000000 = 192.168.210.128
    6. 10100000 = 192.168.210.160
    7. 11000000 = 192.168.210.192
    8. 11100000 = 192.168.210.224
    Hier werden die auf 1 stehenden Werte addiert um die letzte Stelle der     IP-Adresse festzulegen. Die hier stehenden IP-Adressen sind die Netzwerkadressen.

    Netzwerkadresse: 192.168.210.64
    IP-Adressen: 192.168.210.65 – 192.168.210.94
    Broadcast: 192.168.210.95
    Subnetmask: 255.255.255.224

    Bitte auch wieder beachten das, das Erste und Letzte Subnetz weg gestrichen werden. Somit erhalten wir 6 Subnetze.

Als kleine Hilfe gibt es hier noch einen kleinen Subnetz-Rechner als Javascript-Programm. Eingegeben wird eine IP-Adresse (genauer die Netz-Adresse) in CIDR-Form (z.B. 10.1.2.0/24). Nach dem Klick auf "Berechnen" erscheinen im unteren Feld die Werte der Netzadresse, der Subnet-Maske und der Bereich der zugehörigen IP-Adressen, wobei die erste Adresse des angegebenen Bereichs die Netzadresse darstellt und die letzte Adresse des Bereichs die Broadcast-Adresse ist.

CIDR:

 

IP-Bereich: