Berechnung der Subnetzmaske (endgültiger Leitfaden für das Subnetz)

Das Thema, mit dem wir uns heute beschäftigen, ist nicht jedermanns Sache. Wenn wir einen guten Leitfaden für Netzwerke erstellen möchten, ist es wichtig, einen Artikel zu haben, in dem die Berechnung der Subnetzmaske erläutert wird, eine Technik, die als Subnetz bezeichnet wird. Damit können IT-Administratoren die Netzwerk- und Subnetzstruktur überall entwerfen.

Inhaltsverzeichnis

Dazu müssen wir sehr gut wissen, was eine Netzmaske ist, welche IP-Klassen es gibt und wie man IP-Adressen von dezimal in binär umwandelt, obwohl wir dafür bereits einen Artikel haben, den wir vor einiger Zeit geschrieben haben.

Im Moment konzentrieren wir uns auf die Berechnung der Netzmaske für IPv4-Adressen, da IPv6 noch nicht ausreichend implementiert ist, um es in die Praxis umzusetzen. Vielleicht werden wir dies in einem späteren Artikel tun. Kommen wir ohne weiteres zur Aufgabe.

IPv4-Adresse und IP-Protokoll

Beginnen wir am Anfang, einer dezimalen numerischen IP-Adresse, die logisch, eindeutig und unwiederholbar und gemäß einer Hierarchie eine Netzwerkschnittstelle identifiziert. IPv4-Adressen werden unter Verwendung einer 32-Bit-Adresse (32 Einsen und Nullen in Binärform) erstellt, die in 4 Oktetten (Gruppen von 8 Bits) angeordnet sind, die durch Punkte getrennt sind. Für eine bequemere Darstellung verwenden wir immer die Dezimalschreibweise. Dies ist direkt das, was wir in den Hosts und Netzwerkgeräten sehen.

Die IP-Adresse dient dem Adressierungssystem gemäß IP oder Internetprotokoll. IP arbeitet auf der Netzwerkebene des OSI-Modells und ist ein nicht verbindungsorientiertes Protokoll, sodass der Datenaustausch ohne vorherige Vereinbarung zwischen Empfänger und Sender erfolgen kann. Dies bedeutet, dass das Datenpaket den schnellsten Pfad im Netzwerk durchsucht, bis es das Ziel erreicht und von Router zu Router springt.

Dieses Protokoll wurde 1981 implementiert. Der Frame oder das Datenpaket enthält einen Header, der als IP-Header bezeichnet wird. Darin werden unter anderem die IP-Adressen des Ziels und des Ursprungs gespeichert, damit der Router jeweils weiß, wohin die Pakete gesendet werden sollen. Darüber hinaus speichern IP-Adressen Informationen über die Identifizierung des Netzwerks, in dem sie betrieben werden, und sogar über seine Größe und die Unterscheidung zwischen verschiedenen Netzwerken. Dies geschieht dank der Netzmaske und der Netzwerk-IP.

Darstellung und Reichweite

Eine IP-Adresse hat dann folgende Nomenklatur:

Da jedes Oktett eine Binärzahl von 8 Nullen und Einsen hat und diese in Dezimalschreibweise übersetzt, können wir Zahlen im Bereich von 0 bis 255 erstellen.

Wir werden in diesem Artikel nicht erklären, wie man von dezimal nach binär konvertiert und umgekehrt. Sie finden dies hier:

Definitive Anleitung zum Konvertieren zwischen Nummerierungssystemen

Dann können wir niemals eine IP-Adresse mit Zahlen kleiner als 0 oder größer als 255 haben. Wenn 255 erreicht ist, ist die nächste Zahl wieder 0 und das nächste Oktett ist die eine Ziffer höher, um mit dem Zählen zu beginnen. Es ist genau wie der Minutenzeiger einer Uhr.

Wie Netzwerke erstellt werden

Wir wissen, was eine IP-Adresse ist, wie sie dargestellt wird und wofür sie gedacht ist, aber wir müssen einige spezielle IPs kennen, um zu wissen, wie die Subnetzmaske berechnet wird.

Netzmaske

Die Netzmaske ist eine IP-Adresse, die den Umfang oder die Ausdehnung eines Netzwerks definiert. Damit können wir die Anzahl der Subnetze ermitteln, die wir erstellen können, und die Anzahl der Hosts (Computer), mit denen wir eine Verbindung herstellen können.

Die Netzmaske hat also das gleiche Format wie die IP-Adresse, unterscheidet sich jedoch immer dadurch, dass die Oktette, die den Netzwerkteil begrenzen, mit Einsen und der Hostteil mit Nullen wie folgt gefüllt sind:

Dies bedeutet, dass wir keine willkürlichen IP-Adressen angeben können, um ein Netzwerk mit Hosts zu füllen, sondern den Netzwerkteil und den Hostteil respektieren müssen. Wir werden immer mit dem Host-Teil arbeiten, sobald wir den Netzwerk-Teil berechnet und jedem Subnetz eine IP zugewiesen haben.

Netzwerk-IP-Adresse

Wir haben auch eine IP-Adresse, die für die Identifizierung des Netzwerks verantwortlich ist, zu dem die Geräte gehören. Lassen Sie uns verstehen, dass es in jedem Netzwerk oder Subnetz eine identifizierende IP-Adresse gibt, die alle Hosts gemeinsam haben müssen, um ihre Mitgliedschaft darin anzuzeigen.

Diese Adresse ist dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Netzwerkteil und der Hostteil immer auf 0 stehen:

Wir können die Oktette des Host-Teils, die uns die Netzwerkmaske des vorherigen Abschnitts angezeigt hat, auf 0 setzen. In diesem Fall wäre es 2, während die anderen 2 für den Netzwerkteil sind und eine reservierte IP sind.

Broadcast-Adresse

Die Broadcast-Adresse ist genau das Gegenteil der Netzwerkadresse. Darin setzen wir alle Bits der Oktette, die Hosts adressieren, auf 1.

Mit dieser Adresse kann ein Router unabhängig von ihrer IP-Adresse eine Nachricht an alle mit dem Netzwerk oder Subnetz verbundenen Hosts senden. Das ARP-Protokoll wird hierfür beispielsweise zum Zuweisen von Adressen oder zum Senden von Statusmeldungen verwendet. Es ist also eine andere reservierte IP.

Host-IP-Adresse

Und schließlich haben wir die Host-IP-Adresse, bei der der Netzwerkteil immer unveränderlich bleibt und sich der Hostteil auf jedem Host ändert. In dem Beispiel, das wir nehmen, wäre dieser Bereich:

Wir könnten dann 2 ¹⁶ -2 Hosts ansprechen, dh 65.534 Computer, die die beiden Adressen für Netzwerk und Broadcast subtrahieren.

IP-Klassen

Bis jetzt war es einfach, oder? Wir wissen bereits, dass bestimmte IP-Adressen für Netzwerk, Broadcast und Maske reserviert sind, aber wir haben die IP-Klassen noch nicht gesehen. Tatsächlich werden diese Adressen in Familien oder Klassen unterteilt, um die Zwecke zu unterscheiden, für die sie jeweils verwendet werden.

Mit IP-Klassen begrenzen wir den Wertebereich, den dies für den Netzwerkteil annehmen kann, die Anzahl der Netzwerke, die mit ihnen erstellt werden können, und die Anzahl der Hosts, die angesprochen werden können. Insgesamt haben wir 5 IP-Klassen, die von der IETF (Internet Engineering Task Force) definiert wurden:

Wohlgemerkt, wir sprechen noch nicht über die Berechnung der Subnetzmaske, sondern über die Fähigkeit, Netzwerke zu erstellen. Dies ist der Zeitpunkt, an dem wir das Subnetz und seine Details sehen werden.

• Klasse A Klasse B Klasse C Klasse D Klasse E.

Fall A IPs werden verwendet , um sehr große Netzwerke zu erstellen, beispielsweise das Internet-Netzwerk und die Zuweisung öffentlicher IPs zu unseren Routern. Obwohl wir wirklich jede andere IP der Klasse B oder C haben können, habe ich zum Beispiel eine Klasse B. Alles hängt von den IPs ab, die der ISP-Anbieter abgeschlossen hat, was wir weiter unten erläutern werden. In Klasse A haben wir ein Klassenkennungsbit, sodass wir nur 128 Netzwerke adressieren können und nicht wie erwartet 256.

Es ist sehr wichtig zu wissen, dass in dieser Klasse ein für Loopback reservierter IP-Bereich zwischen 127.0.0.0 und 127.255.255.255 besteht. Loopback wird verwendet, um dem Host selbst intern IP zuzuweisen. Unser Team verfügt intern über eine IP 127.0.0.1 oder einen "localhost", mit dem überprüft wird, ob Pakete gesendet und empfangen werden können. Diese Adressen können wir also grundsätzlich nicht verwenden.

IPs der Klasse B werden für mittlere Netzwerke verwendet, beispielsweise im Bereich einer Stadt, diesmal mit zwei Oktetten zum Erstellen von Netzwerken und zwei weiteren zum Adressieren von Hosts. Klasse B wird mit zwei Netzwerkbits definiert.

IPs der Klasse C sind die bekanntesten, da praktisch jeder Benutzer mit Heim-Internet über einen Router verfügt , der seinem internen Netzwerk eine IP der Klasse C zuweist. Es ist auf kleine Netzwerke ausgerichtet und lässt 1 einzelnes Oktett für Hosts und 3 für das Netzwerk übrig. Erstellen Sie eine IP-Konfiguration für Ihren PC und stellen Sie sicher, dass Ihre IP der Klasse C entspricht. In diesem Fall werden 3 Netzwerkbits verwendet, um die Klasse zu definieren.

Klasse D wird für Multicast-Netzwerke verwendet, in denen Router Pakete an alle verbundenen Hosts senden. Der gesamte Datenverkehr, der in ein solches Netzwerk eintritt, wird also auf alle Hosts repliziert. Gilt nicht für Netzwerke.

Schließlich ist Klasse E der letzte verbleibende Bereich und wird nur zur Vernetzung für Forschungszwecke verwendet.

Zu diesem Thema ist es sehr wichtig, dass die Zuweisung von IP-Adressen in Netzwerken derzeit dem Prinzip des (CIDR) Classless Inter-Domain Routing oder Classless Inter-Domain Routing entspricht. Dies bedeutet, dass IPs unabhängig von der Größe des Netzwerks zugewiesen werden, sodass wir eine öffentliche IP der Klasse A, B oder C haben können. Wofür ist das alles? Um zu verstehen, wie Subnetze korrekt erstellt werden.

Was ist Subnetz oder Subnetz?

Wir nähern uns der Berechnung der Subnetzmaske, des Auges und nicht des Netzwerks. Die Subnetztechnik besteht darin, die Netzwerke in verschiedene kleinere Netzwerke oder Subnetze zu unterteilen. Auf diese Weise kann ein Computer- oder Netzwerkadministrator das interne Netzwerk eines großen Gebäudes in kleinere Subnetze aufteilen.

Damit können wir verschiedene Funktionen mit verschiedenen Routern zuweisen und beispielsweise ein Active Directory implementieren, das nur ein Subnetz betrifft. Oder unterscheiden und isolieren Sie eine bestimmte Anzahl von Hosts vom Rest des Netzwerks in einem Subnetz. Dies ist im Bereich der Netzwerke äußerst nützlich, da jedes Subnetz unabhängig vom anderen arbeitet.

Die Arbeit mit Routern ist auch mit Subnetzen einfacher, da Überlastungen beim Datenaustausch vermieden werden. Und schließlich ist es für die Verwaltung viel einfacher, Fehler zu beheben und Wartungsarbeiten durchzuführen.

Wir werden es mit der IPv4-Adresse machen, obwohl es auch möglich ist, Subnetze mit IPv6 zu erstellen, die nicht weniger als 128 Bit haben, um Hosts und Netzwerke zu adressieren.

Vor- und Nachteile des Subnetzes

Für diese Technik ist es sicherlich notwendig, über die IP-Adresskonzepte, die vorhandenen Klassen und alles, was wir oben erklärt haben, sehr klar zu sein. Dazu kommt die Notwendigkeit, zu wissen, wie man von binär zu dezimal und umgekehrt wechselt. Wenn wir also beabsichtigen, den Prozess manuell durchzuführen, kann dies lange dauern.

Vorteile:

• Isolierungen in Netzwerksegmenten Paketrouting in unabhängigen logischen Netzwerken Entwurf von Subnetzen für den Client und Flexibilität Bessere Verwaltung und Lokalisierung von Fehlern Höhere Sicherheit durch Isolierung sensibler Geräte

Nachteile:

• Durch die Aufteilung der IP durch Klassen und Hops werden viele IP-Adressen verschwendet. Relativ mühsamer Prozess, wenn er von Hand ausgeführt wird. Änderungen der Netzwerkstruktur müssten von Anfang an neu berechnet werden. Wenn Sie dies nicht verstehen, können Sie das Thema Netzwerke aussetzen

Subnetztechnik: Subnetzmaske und IP-Adressierung berechnen

Glücklicherweise befasst sich der Subnetzprozess mit einer Reihe einfacher Formeln, an die man sich erinnern und die man anwenden muss, und wir haben die Dinge klar. Schauen wir es uns also schrittweise an.

1. Anzahl der Subnetze und schnelle Notation

Die Notation, mit der wir ein Subnetzberechnungsproblem finden, lautet wie folgt:

Dies bedeutet, dass die Netzwerk-IP 129.11.0.0 ist und 16 Bit für das Netzwerk reserviert sind (2 Oktette). Wir werden niemals eine IP der Klasse B mit einer Kennung von weniger als 16 finden, wie die anderen Klassen, zum Beispiel:

Wenn wir jedoch überlegene Bezeichner finden können, bis wir 31 erreichen, würden wir absolut alle verbleibenden Bits außer dem letzten verwenden, um Subnetze zu erstellen. Der letzte würde nicht genommen werden, weil es notwendig sein wird, etwas zu hinterlassen, um die Gastgeber anzusprechen, oder?

Subnetzmaske sein:

Auf diese Weise nehmen wir 16 feste Bits für das Netzwerk, zwei weitere Extras für das Subnetz und den Rest für Hosts. Dies bedeutet, dass die Kapazität von Hosts jetzt zugunsten der Subnetzkapazität auf 2 ¹⁴ -2 = 16382 reduziert wird, wobei 2 ² = 4 möglich ist.

Betrachten wir es allgemein in einer Tabelle:

2. Berechnen Sie das Subnetz und die Netzwerkmaske

Unter Berücksichtigung des Subnetzlimits, das wir in Abhängigkeit von den IP-Klassen haben, werden wir das Beispiel Schritt für Schritt vorstellen, um zu sehen, wie es gelöst werden würde.

Darin beabsichtigen wir, mit unserer Klasse B IP 129.11.0.0 40 Subnetze in einem großen Gebäude zu erstellen. Könnten wir es mit einer Klasse C gemacht haben? natürlich und auch mit einer Klasse A.

127.11.0.0/16 + 40 Subnetze

Als Klasse B hätten wir eine Netzmaske:

Die zweite zu lösende Frage lautet: Wie viele Bits benötige ich, um 40 Subnetze (C) in diesem Netzwerk zu erstellen? Wir werden dies erkennen, indem wir von dezimal zu binär gehen:

Wir benötigen 6 zusätzliche Bits, um die 40 Subnetze zu erstellen. Die Subnetzmaske wäre also:

3. Berechnen Sie die Anzahl der Hosts pro Subnetz und Netzwerk-Hop

Jetzt ist es Zeit zu wissen, wie viele Computer wir in jedem Subnetz ansprechen können. Wir haben bereits gesehen, dass der Bedarf an 6 Bits für Subnetze den Speicherplatz für Hosts verringert. Wir haben nur noch 10 Bits für sie m = 10, wo wir die Netzwerk-IP herunterladen und die IP senden müssen.

Was würden wir tun, wenn jedes Subnetz 2000 Hosts haben sollte? Nun, natürlich auf eine IP der Klasse A hochladen, um mehr Bits von den Hosts zu erhalten.

Jetzt ist es an der Zeit, den Netzwerk-Hop zu berechnen. Damit soll der IP für jedes erstellte Subnetz eine Nummer zugewiesen werden, die die Bits für Hosts und die Bits für das Subnetz berücksichtigt. Wir müssen einfach den in der Maske erhaltenen Subnetzwert vom Maximalwert des Oktetts subtrahieren, dh:

Wir benötigen diese Sprünge, falls jedes Subnetz mit seiner maximalen Hostkapazität gefüllt ist. Daher müssen wir diese Sprünge berücksichtigen, um die Skalierbarkeit des Netzwerks sicherzustellen. Auf diese Weise vermeiden wir eine Umstrukturierung, falls diese mit der Zukunft zunimmt.

4. Wir müssen nur unseren Subnetzen IP zuweisen

Mit allem, was wir zuvor berechnet haben, haben wir bereits alles bereit, um unsere Subnetze zu erstellen. Sehen wir uns die ersten 5 so an, wie sie wären. Wir würden weiterhin das Subnetz 40 nutzen, und wir hätten immer noch viel Platz, um mit den 6 Bits zu 64 Subnetzen zu gelangen.

Um die Subnetz-IP anzuwenden, müssen wir berücksichtigen, dass die 10 Hostbits bei 0 sein müssen und dass der berechnete Subnetzsprung 4 in 4 ist. Daher haben wir diese Sprünge im 3. Oktett und daher ist das letzte Oktett 0, wie gut die Netzwerk-IP ist. Wir können diese gesamte Spalte direkt ausfüllen.

Die erste Host-IP wird einfach durch Hinzufügen von 1 zur Subnetz-IP berechnet. Dies hat keine Geheimnisse. Wir können diese gesamte Spalte direkt ausfüllen.

Am natürlichsten wäre es nun, die Broadcast-IP zu platzieren, da es nur darum geht, 1 von der nächsten Subnetz-IP zu subtrahieren. Zum Beispiel ist die vorherige IP von 127.11.4.0 127.11.3.255, also würden wir mit allen fortfahren. Wenn die erste Spalte ausgefüllt ist, ist es einfach, diese herauszuholen.

Schließlich berechnen wir die letzte Host-IP, indem wir 1 von der Broadcast-IP abziehen. Diese Spalte wird auf einfache Weise in die letzte Spalte ausgefüllt, wenn die Broadcast-Adressen bereits vorhanden sind.

Schlussfolgerungen zum Subnetz

Die Berechnung der Subnetzmaske ist recht einfach, wenn wir uns über die Konzepte von Subnetz, Netzwerk-IP, Netzmaske und Subnetz sowie die Broadcast-Adresse im Klaren sind. Darüber hinaus können wir mit ein paar sehr einfachen Formeln die Kapazität für Subnetze einer IP, unabhängig von der Klasse, und die Hostkapazität in Abhängigkeit von den von uns benötigten Netzwerken leicht berechnen.

Wenn wir dies von Hand tun und nicht viel Übung darin haben, Dezimal-Binär-Konvertierungen durchzuführen, kann dies natürlich etwas länger dauern, insbesondere wenn wir dies für ein Karriere-Networking oder einen Berufsstudiengang studieren.

Das gleiche Verfahren wird mit IPs der Klassen A und C genau wie im Beispiel mit IPs der Klasse B durchgeführt. Wir müssen nur den zu berücksichtigenden Adressbereich und deren Kennung berücksichtigen, der Rest erfolgt praktisch automatisch.

Und wenn wir nicht die IP und die Klasse angeben , sondern nur die Anzahl der Subnetze und die Anzahl der Hosts, entscheiden wir über die Klasse, führen die entsprechenden Konvertierungen in Binärdateien durch und verwenden die Formeln, um die Prognosen nicht zu unterschreiten.

Wir hinterlassen Ihnen ohne weiteres einige interessante Links, die andere Netzwerkkonzepte ausführlicher behandeln:

Wie sah Ihr Körper mit unserem Tutorial zur Berechnung der Subnetzmaske aus ? Wir hoffen, dass alles klar ist, sonst haben Sie dort das Kommentarfeld, um uns Fragen zu stellen oder wenn Sie Tippfehler sehen.