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8.1 IPv4-Grundlagen

Aufbau, Bitwertigkeit, Maske

8.1.1 - 8.1.2 Aufbau und Umrechnung

Was ist eine IPv4-Adresse?

32 Bit, aufgeteilt in vier Oktette zu je 8 Bit. Beispiel: 192.168.10.25. Jedes Oktett kann Werte von 0-255 annehmen. Erst zusammen mit der Subnetzmaske erkennt man, welcher Teil das Netz und welcher Teil das Gerät beschreibt.

Bitwertigkeit innerhalb eines Oktetts

Bit-Position	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.
Basis	2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
Dezimalwert	128	64	32	16	8	4	2	1

Ein Oktett wird von links nach rechts gelesen. Nur die Stellen mit einer 1 werden addiert.

Beispiel: Binär -> Dezimal

11000000 = 1·128 + 1·64 + 0·32 + 0·16 + 0·8 + 0·4 + 0·2 + 0·1 = 192

8.1.3 Bitwertigkeit und Subnetting

Warum Bitwertigkeit für Subnetting wichtig ist

Eine Maske wie 255.255.255.0 ist binär 11111111.11111111.11111111.00000000. Einsen = Netzanteil, Nullen = Hostanteil. Bei /24 sind 24 Bits für das Netz reserviert.

Merkbild: Die Maske zieht die Grenze

Man kann sich die IPv4-Adresse wie eine Anschrift vorstellen: Ein Teil sagt "in welchem Netz bin ich", der andere "welches Gerät bin ich". Bei 192.168.10.25/24 gehören die ersten 24 Bit zum Netz, die restlichen 8 Bit sind für Geräte frei -> Netz ist 192.168.10.0/24.

8.1.4 Merkkarte Zweierpotenzen

Merkkarte: wichtige Zweierpotenzen

Potenz	2⁰	2¹	2²	2³	2⁴	2⁵	2⁶	2⁷	2⁸
Wert	1	2	4	8	16	32	64	128	256

IP-Netze wachsen immer in Zweierpotenzen. Wenn der Bedarf nicht genau passt, nimmt man den nächstgrößeren Block.

8.2 Klassisches Subnetting

gleich große Netze

Warum Subnetting?

Ein großes Netz für alle Geräte ist unübersichtlich und unsicher. Subnetting baut daraus mehrere "Räume mit Türen" - jede Abteilung bekommt ein eigenes Teilnetz. Störungen lassen sich eingrenzen, Sicherheitsregeln sauberer setzen.

Prinzip: Hostbits ausleihen

Für gleich große Teilnetze werden Bits aus dem Hostanteil genommen und zu Netzbits gemacht.

Merksatz: Mehr Netzbits = mehr Teilnetze, aber weniger Platz für Geräte pro Teilnetz.

8.2.1 Rechenrezept

Rezeptkarte: klassisches Subnetting

Wie viele Teilnetze brauche ich? -> Anzahl notieren.
Welche Zweierpotenz passt? -> kleinste ausreichende Zweierpotenz wählen.
Wie viele Bits werden geliehen? -> Exponent = Anzahl geliehener Bits.
Wie lautet die neue Maske? -> alte CIDR-Zahl + geliehene Bits.
Wie groß ist ein Teilnetz? -> Hostbits bestimmen, 2^Hostbits rechnen.
Welche Adressen sind nutzbar? -> Netz-ID und Broadcast abziehen.

8.2.2 Mini-Musterrechnung

Mini-Musterrechnung Subnetting

Aus 192.168.10.0/24 sollen 4 gleich große Teilnetze entstehen. 4 = 2² -> 2 Hostbits geliehen -> aus /24 wird /26. 6 Hostbits übrig -> 2⁶ = 64 Adressen/Teilnetz, davon 2 reserviert -> 62 nutzbare Hosts.

Schrittweite 64: 192.168.10.0/26, .64/26, .128/26, .192/26

8.2.3 Schnellübersicht & Beispielantwort

Schnellübersicht: geliehene Bits -> Subnetze

Geliehene Bits	1	2	3	4	5	6	7	8
Anzahl Subnetze	2	4	8	16	32	64	128	256

Beispielantwort: 8 Teilnetze aus /24

8 = 2³ -> 3 Bits geliehen -> aus /24 wird /27 (dezimal 255.255.255.224). Es bleiben 5 Hostbits -> 2⁵ = 32 Adressen, davon 30 nutzbar.

1. Subnetz: Netz-ID 192.168.14.0, Hosts .1-.30, Broadcast .31. 2. Subnetz beginnt bei .32 (Bereich .33-.62, Broadcast .63).

Berufsbezug: So entsteht je Etage ein eigenes Netzsegment mit klar abgegrenztem Adressbereich.

8.3 VLSM

unterschiedlich große Netze

Warum VLSM?

Sobald Abteilungen unterschiedlich groß sind, verschwendet klassisches Subnetting Platz (z.B. gleich große Netze für 154 und 5 Rechner). VLSM gibt jeder Abteilung ein Netz passend zum tatsächlichen Bedarf.

Immer vom größten zum kleinsten Bedarf planen - sonst blockiert ein kleines Netz den Platz für ein großes.

8.3.1 Rechenrezept

Rezeptkarte: VLSM

Wer braucht am meisten? -> Abteilungen absteigend sortieren.
Wie viele Adressen wirklich gebraucht? -> Rechner + Netz-ID + Broadcast + Router zählen.
Welche Blockgröße passt? -> nächsthöhere Zweierpotenz wählen.
Welche CIDR-Maske passt? -> Hostbits bestimmen, 32 − Hostbits rechnen.
Wo beginnt das Netz? -> beim ersten freien Adressblock.
Nächster freier Block? -> Netzgröße als Schrittweite weiterzählen.

8.3.2 Mini-Musterrechnung

Mini-Musterrechnung VLSM

Abteilung braucht 20 Rechner + Netz-ID + Broadcast + Router = 23 benötigte Adressen. 16 zu klein, also 32. 32 = 2⁵ -> Maske /27. Erstes freies Netz 192.168.20.0 -> Block 192.168.20.0/27, nächster freier Block 192.168.20.32/27.

8.3.3 Beispiel: kompletter VLSM-Bedarf

Beispiel: kompletter VLSM-Plan (172.16.16.0/16)

#	Abteilung	Rechner	+Zusatz	Bedarf	2er-Pot.	CIDR	Netz-ID
1	Fertigung	154	+3	157	256	/24	172.16.16.0
2	Versand	110	+3	113	128	/25	172.16.17.0
3	Konstruktion	63	+3	66	128	/25	172.16.17.128
4	Vertrieb	25	+3	28	32	/27	172.16.18.0
5	Personalwesen	14	+3	17	32	/27	172.16.18.32
6	Buchhaltung	10	+3	13	16	/28	172.16.18.64
7	Geschäftsführung	5	+3	8	8	/29	172.16.18.80

Zwischenrechnung: 157+113+66+28+17+13+8 = 402 benötigte Adressen. /16 bietet 2¹⁶ = 65.536 Adressen -> reicht deutlich.

Praxis-Hinweis

Den Visual Subnet Calculator erst nach der eigenen Rechnung als Kontrolle nutzen, nicht davor - sonst lernt man das Verfahren nicht.

Glossar

Begriffsübersicht

Begriff	Bedeutung
IPv4-Adresse	Logische Adresse mit 32 Bit, vier Oktette zu je 8 Bit
Oktett	Achtergruppe von Bits, Dezimalbereich 0-255
Subnetzmaske	Bitmaske, legt Netz- und Hostanteil fest
CIDR-Suffix	Kurzschreibweise der Maske als Anzahl Netzbits, z.B. /24
Netzanteil	Teil der Adresse, der das Netz kennzeichnet
Hostanteil	Teil der Adresse, der das Endgerät kennzeichnet
Netz-ID	Erste Adresse eines Subnetzes, nicht an Hosts vergebbar
Broadcast-Adresse	Letzte Adresse eines Subnetzes, adressiert alle Hosts
Subnetting	Aufteilen in gleich große Teilnetze durch Ausleihen von Hostbits
VLSM	Aufteilen in unterschiedlich große Teilnetze nach Bedarf
Schrittweite	Abstand zwischen zwei Netz-IDs, entspricht der Netzgröße
Adressklassen	Historische Einteilung in Klasse A, B, C mit festen Bereichen

Wenn's hakt

Hilfe bei Bearbeitungsstillstand

Umrechnung hakt

Wertigkeiten 128 bis 1 aufschreiben, Oktett von links nach rechts abarbeiten.

Maske unklar

Einsen der Maske von links zählen - diese Zahl ist bereits das CIDR-Suffix.

Anzahl der Bits passt nicht

Über die Zweierpotenzen gehen, den nächsthöheren Wert wählen, nicht den nächstniedrigeren.

Faden im VLSM-Teil verloren

Nur das größte Netz vollständig bearbeiten - die Systematik wiederholt sich danach.

Netze überschneiden sich

Schrittweite prüfen - jede Netz-ID muss ein Vielfaches der eigenen Netzgröße sein.

Ergebnis wirkt unplausibel

Netz-ID und Broadcast eines Teilnetzes binär nachrechnen, mit der Tabelle vergleichen.

$ subnetting --vlsm