Subnets und Subnetrouting history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 12.11.20 15:38:17

In größeren Organisationen kann es sinnvoll sein, das Netzwerk in mehrere physikalische Netzwerke zu teilen. Falls alle Rechner weltweit den Zugang zum Internet haben möchten, können für die neu entstandenen Netzwerke nicht beliebige Netzwerknummern vergeben werden.
Eine einfache - und daher auch weit verbreitete - Lösung das Problems besteht darin, Subnetze zu bilden: Mit Hilfe einer Maske wird ein Teil des Host-Anteils (ein Byte oder mehrere Bits) einer Internet-Adresse dem Netzwerk-Anteil zugeordnet und dieser dadurch erweitert. Die Adressklasse C ist dafür kaum geeignet.
1. Vorteile von Subnets
2. Adressrouting mittels Subnetmaske
3. Subnetadressen - der Aufbau
4. Netzwerkklassen
5. Routing-Aufgaben
6. Verwandte Themen

Local Area Network - kurz: LAN

Subnet-Logo

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

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1. Vorteile von Subnets history menue scroll up

Die Suche nach einem Zielrechner von einem Quellrechner aus gestaltet sich in Subnets wesentlich schneller. Das funktioniert in etwa ähnlich, wie bei der gelben Post: auch hier gibt es Extrabriefkästen in Großstädten, in welche Post eingeworfen werden sollte, die als Zieladresse auch in dieser Stadt liegt. Alle andere Post muss erst über ein Hauptpostamt.
Wesentlich wichtiger aber ist, dass durch die Zusammenfassung kleiner Gruppen von Clients in ein Subnet wesentlich geringeres Broadcast-Aufkommen entsteht. Diese kann in großen und komplexen Netzwerken so groß werden, dass es einen Anteil von mehr als 70 % des Datentraffics auf dem Netz ausmacht.
Randbedingungen für Local Area Networks

werden die verschiedenen Gruppen genannt, in die auf TCP/IP basierende Netzwerke unterteilt werden.

An Hand des ersten Bytes der IP-Adresse eines Knotens kann die entsprechende Klasse erkannt werden. Bei Klasse A ist der Wert kleiner als 127 (entspricht 126 Netzen mit je mehr als 16 Mio. Knoten), ist der Wert zwischen 128 und 191 gehört es zur Klasse B (max. 16.384 Netze mit je max. 65.534 Knoten), Werte zwischen 192 und 223 sind Klasse C (über 2 Millionen Netze mit je max. 254 Knoten).
Die Adressen zwischen 10.0.0.0 und 10.255.255.255, 172.16.0.0 und 172.31.255.255 sowie 192.168.0.0 192.168.255.255 sind für LAN und Intranet vorgesehen. Diese Adress-Bereiche dürfen nicht im Internet weiter geleitet werden (engl.: non routable).
Die übrigen Werte sind u. a. für Test- und Verwaltungszwecke reserviert.

... benötigt werden dann folgende Komponenten:
Protocols ... Services ... Dynamic Host Control Protocol ... Domain-Name-Service ... Netzwerktest-Kommandos ... Broacasting

Protokolle - eingestellt oder ausgelesen über Kommandos

Dienste

DHCP

DNS-Server

Netzwerk-Kommandos

Broadcasting

 

... und damit kann man LANs zum Testen basteln:
   

Netzwerksimulation mit Packet-Tracer

Netzwerksimulation mit Filius


2. Adressrouting mittels Subnetmaske history menue scroll up

Zur Gewinnung einer Zieladresse wird auf dem Server die Subnetmaske herangezogen. Über diese Subnetmaske wird ermittelt, ob sich Quell- und Zielrechner im selben Subnet befinden, oder nicht. So läuft das Routing in ein und demselben Subnet wesentlich schneller, als wenn erst noch das Subnet gewechselt werden muss.
das alles spielt erst eine Rolle, wenn Rechner miteinander kommunizier - das heißt, ich benötige eine Quell- und eine Zielmaschine, mit welcher das alles gemacht werden soll :-)
IP-Rechner Logisches AND Logisches XOR

Kleiner IP-Adressrechner

Gräte IP-Adressrechner

die Berechnung der Subnetadresse erfolgt auf Grundlage der bitweisen AND-Verknüpfung der IP-Adresse mit der Subnetmaske

AND-Logik

 

die Berechnung des Host-Anteils erfolgt auf Grundlage der bitweisen XOR-Verknüpfung der IP-Adresse mit der Subnetmaske

Antivalenz-Logo

 

Logisches AND AND mit negierter zweiter Ausgangszahl Logisches OR Logisches XOR
  • Ausgangszahl 1: 10011010011
  • Ausgangszahl 2: 11101000011

AND-Logik:
Ausgangszahl 1: 10011010011
Ausgangszahl 2: 11101000011
                -----------
    ... ergibt: 10001000011

  • Ausgangszahl 1: 10011010011
  • Ausgangszahl 2: 11101000011

Negierte AND-Logik:
Ausgangszahl 1: 10011010011
     negiert 2: 00010111100
                -----------
    ... ergibt: 00010010000

  • Ausgangszahl 1: 10011010011
  • Ausgangszahl 2: 11101000011

OR-Logik:
Ausgangszahl 1: 10011010011
Ausgangszahl 2: 11101000011
                -----------
    ... ergibt: 11111010011

  • Ausgangszahl 1: 10011010011
  • Ausgangszahl 2: 11101000011

XOR-Logik:
Ausgangszahl 1: 10011010011
Ausgangszahl 2: 11101000011
                -----------
    ... ergibt: 01110010000

Ermittlung des Netzwerk-Anteils - Logisches AND
Darstellung der Verbindung innerhalb des gleichen Subnets
IP-Adresse des Quellhosts IP-Adresse des Zielhosts

192.168.241.146

Bitmuster der IP-Adresse des Quellhosts - hier der Host BONEYM

192.168.241.128

Bitmuster der IP-Adresse des Zielhosts - hier der Host BEATLES

Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10010010
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000
Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10000000
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000

Subnetanteil der IP-Adresse rot gesetzt

Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000

Subnetanteil der Subnetmaske rot gesetzt

Bitmuster des Subnet-Anteils Quellhost:11110001
Bitmuster des Subnet-Anteils Zielhost :11110001
Bitmuster der UND-Verknüpfung         :11110001
Vergleich der Bitmuster des Subnetanteils: 11110001 gleich 11110001!!!
daraus folgt: gleiches Subnet - Anfrage an den Switch weiterleiten ;-)
Darstellung des Routings in ein anderes Subnet - wir routen vom 241-er ins 242-er Netz
IP-Adresse des Quellhosts IP-Adresse des Zielhosts

192.168.241.146

Bitmuster der IP-Adresse des Quellhosts - hier der Host BONEYM

192.168.242.128

Bitmuster der IP-Adresse des Zielhosts - hier der Host BEATLES

Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10010010
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000
Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110010.10000000
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110010.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.00000000

Subnetanteil der IP-Adresse rot gesetzt

Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110010.00000000

Subnetanteil der Subnetmaske rot gesetzt

Bitmuster des Subnet-Anteils Quellhost:11110001
Bitmuster des Subnet-AnteilsZielhost  :11110010
Bitmuster der UND-Verknüpfung         :11110000
Vergleich der Bitmuster des Subnetanteils: 11110001 ungleich 11110000!!!
daraus folgt: anderes Subnet - Anfrage an den Router weiterleiten ;-)

Ermittlung des Host-Anteils - Logisches AND mit negierter Subnetmaske
Darstellung der Verbindung innerhalb des gleichen Subnets
IP-Adresse des Quellhosts IP-Adresse des Zielhosts

192.168.241.146

Bitmuster der IP-Adresse des Quellhosts - hier der Host BONEYM

192.168.241.128

Bitmuster der IP-Adresse des Zielhosts - hier der Host BEATLES

Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10010010
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
negierte Subnetmaske        :00000000.00000000.00000000.11111111
Bitmuster der AND-Adresse   :00000000.00000000.00000000.10010010
Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10000000
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
negierte Subnetmaske        :00000000.00000000.00000000.11111111
Bitmuster der AND-Adresse   :00000000.00000000.00000000.10000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:00111111.01010111.00001110.10010010

Subnetanteil der IP-Adresse rot gesetzt

Bitmuster der Subnet-Adresse:00111111.01010111.00001110.10000000

Subnetanteil der Subnetmaske rot gesetzt

Bitmuster des HOST-Anteils Quellhost:10010010
Bitmuster des HOST-Anteils Zielhost :10000000
Bitmuster der XOR-Verknüpfung       :
00010010
Vergleich der Bitmuster des Subnetanteils: 11110001 gleich 11110001!!!
daraus folgt: gleiches Subnet - Anfrage an den Switch weiterleiten - und nicht an einen Router ;-)
Darstellung des Routings in ein anderes Subnet - wir routen vom 241-er ins 242-er Netz
IP-Adresse des Quellhosts IP-Adresse des Zielhosts

192.168.241.146

Bitmuster der IP-Adresse des Quellhosts - hier der Host BONEYM

192.168.242.128

Bitmuster der IP-Adresse des Zielhosts - hier der Host BEATLES

Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110001.10010010
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
negierte Subnetmaske        :00000000.00000000.00000000.11111111
Bitmuster der AND-Adresse   :00000000.00000000.00000000.00000000
Bitmuster IP-Adresse        :11000000.10101000.11110010.10000000
Bitmuster Subnetmaske       :11111111.11111111.11111111.00000000
negierte Subnetmaske        :00000000.00000000.00000000.11111111
Bitmuster der AND-Adresse   :00000000.00000000.00000000.00000000
Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110001.10000000

Subnetanteil der IP-Adresse rot gesetzt

Bitmuster der Subnet-Adresse:11000000.10101000.11110010.10000000

Subnetanteil der Subnetmaske rot gesetzt

Bitmuster des Subnet-Anteils Quellhost:11110001
Bitmuster des Subnet-AnteilsZielhost  :11110010
Bitmuster der UND-Verknüpfung         :11110000
Vergleich der Bitmuster des Subnetanteils: 11110001 ungleich 11110000!!!
daraus folgt: anderes Subnet - Anfrage an den Router weiterleiten ;-)


3. Subnetadressen - der Aufbau history menue scroll up
Kleine Heimnetzwerke unterscheiden sich in diesem einen Punkte überhaupt nicht von den LANs großer Firmen: nur ein kleiner Ausschnitt der möglichen Adressräume ist für LANs geeignet! Das muss in jedem Falle ein nicht gerouteter Bereich sein.
wir benötigen für ein lokales Netzwerk eine nicht geroutete Adresse - deren Anteil beträgt in einem Class-C-Netzwerk:

192.168.XXX.XXX

der rot gekennzeichnete Bereich gibt die Nummer des Subnets an:

192.168.XXX.XXX

sie kann theoretisch definiert werden im Bereich von:

192.168.0.XXX

bis:

192.168.254.XXX

... damit gibt es in einem Class C-Netzwerk 255 mögliche Subnets
der gelb gekennzeichnete Bereich gibt die Nummer des Hosts an:

192.168.XXX.XXX

sie kann definiert werden im Bereich von:

192.168.XXX.1

bis:

192.168.XXX.254

... damit gibt es in einem Class C-Subnet mit der Subnet-Maske 255.255.255.0 genau 253 mögliche Hosts
... woraus folgt: in einem LAN  der Klasse C mit der Subnet-Maske 255.255.0.0 gibt es genau 255 × 253 - entspricht 64515 mögliche Hosts ;-)


4. Netzwerkklassen history menue scroll up

Netzklassen ist ein Begriff, der im Zusammenhang mit dem Internet Protocol verwendet wurde. Netzklassen (oft mit der englischen Bezeichnung Classful network benannt) waren eine von 1981 bis 1993 verwendete Unterteilung des IPv4-Adressbereiches in Teilnetze für verschiedene Nutzer. Von der Netzklasse konnte die Größe eines Netzes abgeleitet werden, d. h. bei IPv4 die Anzahl der Bits für den Netzanteil in der IP-Adresse. Dies ist beim Routing im Intranet und Internet wichtig, um zu unterscheiden, ob eine Ziel-IP-Adresse im eigenen oder einem fremden Netz zu finden ist. Da Netzklassen sich als zu unflexibel und wenig sparsam im Umgang mit der knappen Ressource IP-Adressen herausgestellt haben, wurden sie 1985 zunächst durch Subnetting und 1992 mit Supernetting ergänzt und 1993 schließlich mit der Einführung des Classless Inter-Domain Routing (kurz: 'CIDR') ersetzt. Dessen ungeachtet wird das veraltete und nicht mehr praxisrelevante Konzept der Netzklassen häufig nach wie vor von Dozenten vermittelt und findet sich häufig auch weiter in Lehrbüchern.

nach WIKIPAEDIA

TCP/IP-Protocol

 

insgesamt für die Maske verfügbare Bits - beim IP 4-Protokoll sind das 32

Download als CorelDraw 11.0-Datei

Netzwerk- und Hostanteil als Bitmuster aufgelöst

Netzwerk- und Hostanteil als Bitmuster aufgelöst - Download im CorelDraw 11.0-Format

An Hand des ersten Bytes der IP-Adresse eines Knotens kann die entsprechende Klasse erkannt werden. Diese Adress-Bereiche dürfen nicht im Internet weiter geleitet werden (engl.: non routable) - die übrigen Werte sind u. a. für Test- und Verwaltungszwecke reserviert.

Bei Klasse A ist der Wert kleiner als 127 - dies entspricht 126 Netzen mit je mehr als 16 Mio. Knoten. Die Adressen zwischen 10.0.0.0 und 10.255.255.255 sind für LAN reserviert.

ein Class A-Netzwerk mit 8 Bit (1 Bit zur Netzwerkerkennung) Netzwerk- sowie 24 Bit Host-Anteil

Netzwerk- und Hostanteil für ein Class A Network als Bitmuster aufgelöst

Liegt der Wert zwischen 128 und 191 gehört es zur Klasse B - das sind maximal 16.384 Netze mit je maximal 65.534 Knoten. Der Bereich von 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 ist für den Aufbau von LAN's vorgesehen.

ein Class B-Netzwerk mit 16 Bit (davon zwei Bit zur Netzwerkerkennung)  Netzwerk- sowie 16 Bit Host-Anteil

Netzwerk- und Hostanteil für ein Class B Network als Bitmuster aufgelöst

Werte zwischen 192 und 223 bilden die Netzwerke der Klasse C - über 2 Millionen Netze mit je max. 254 Knoten.
Bereiche zwischen 192.168.0.0 und 192.168.255.255 sind für LAN und Intranet vorgesehen.

ein Class C-Netzwerk mit 16 Bit (davon zwei Bit zur Netzwerkerkennung)  Netzwerk- sowie 8 Bit Host-Anteil

Netzwerk- und Hostanteil für ein Class C Network als Bitmuster aufgelöst

Netzwerk- und Hostanteil für ein Class D Network als Bitmuster aufgelöst

Netzwerk- und Hostanteil für ein Class E Network als Bitmuster aufgelöst


5. Routing-Aufgaben mit Lösungen history menue scroll up

Hier gibt's eine hinreichend große Palette - nicht alles ist derzeit (Oktober 2020) komplett geprüft. Hier sollte man also durchaus die an bestimmten Webadressen Fachleute nochmals hinterfragen, wenngleich die für nachfolgend aufgeführten Muster auf die maximale Sorgfalt verwendet wurde.
Eigentlich wird nur die Subnetmaske benötigt -ist eine reale IP-Adresse angegeben, so ist dies lediglich eine aus dem jeweils verfügbaren Pool!!! Dies kann man natürlich ja bereits als grobe Orientierung verwenden - PLUSU MINUS 1 kann schon mal nicht ganz falsch sein :-)
Beispielaufgaben mit zusätzlichen Kommentaren
... zu den Aufgaben von Daniel Garmann - Script ab Seite 24 Musteraufgabe

... zum Script von Daniel Garmann

Lösung zur Masteraufgabe

... und das ist der Download des Programms von Nico Junghanns  - vormals in der Jahrgangsstufe 8!!! ... und so funktoiomiert's  am konkreten Beispiel - die "Master-Aufgabe" ...

...  Softwardownload zur binären Adressrechnung

...  Softwaredownload zur binären Adressrechnung

... Lösungsschema der Beispiel-Aufgabe mit erweiterten Hinweisen WIESO,WESHALB, WARUM?

Aufgabenblock 2
Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe 4 - nicht fertig!!! Aufgabe 5

... Lösungsschema Aufgabe 1

... Lösungsschema Aufgabe 2

... Lösungsschema Aufgabe 3

... Lösungsschema Aufgabe 4

Basisadresse: 10.0.0.15

Netzwerkmake: 255.0.0.0

... derzeit - also am 16.10. 20 noch nicht bearbeitet!!!

... die wichtigste Aufgabe ist die letzte!!!

... Lösungsschema der Beispiel-Aufgabe mit erweiterten Hinweisen WIESO,WESHALB, WARUM?


6. Verwandte Themen history menue scroll up

 

der IP-Calculator

   



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost am 23. Januar 2008

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus (das haben wir schon den Salat - und von dem weiß ich!) nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist