IPv4-Subnetting: Übungsaufgaben mit Schritt-für-Schritt-Lösungen

1Was ein Subnetz ist

Jedes Gerät in einem IPv4-Netz hat eine IP-Adresse, zum Beispiel 192.168.10.37. Sie ist 32 Bit lang und wird als vier Zahlen von 0 bis 255 geschrieben. Jede Zahl ist ein Byte, ein Oktett.

Eine Adresse hat zwei Teile. Der erste Teil sagt, in welchem Netz das Gerät ist. Der zweite Teil sagt, welcher Host (welches Gerät) es innerhalb dieses Netzes ist.

Denk an eine Straßenadresse: Der Straßenname ist das Netz, die Hausnummer der Host.

Ein Subnetz ist ein solches Netz. Ein großes Netz in Subnetze aufzuteilen hält den Verkehr lokal und erlaubt einem Administrator, jeder Abteilung einen eigenen Bereich zu geben.

Das Präfix sagt dir, wo die Trennung liegt. In 192.168.10.37/24 sind die ersten 24 Bit der Netzanteil und die letzten 8 Bit der Hostanteil.

2Präfix, Maske und Anzahl der Hosts

Dieselbe Aufteilung lässt sich als Subnetzmaske schreiben: 32 Bit mit Einsen für den Netzanteil und Nullen für den Hostanteil, geschrieben wie eine Adresse.

Eine /24-Maske besteht aus 24 Einsen und 8 Nullen: 255.255.255.0. Eine /16-Maske ist 255.255.0.0.

Endet das Präfix innerhalb eines Oktetts, werden in diesem Oktett die ersten Bits gesetzt. Dies sind die einzigen Werte, die ein Maskenoktett haben kann:

• 1 Bit: 128. 2 Bit: 192. 3 Bit: 224. 4 Bit: 240.
• 5 Bit: 248. 6 Bit: 252. 7 Bit: 254. 8 Bit: 255.

Beispiel: /27 ist 24 + 3 Bit, die Maske ist also 255.255.255.224.

Bei h Hostbits gibt es 2^h Adressen. Zwei davon können keinem Gerät gegeben werden: Die erste ist die Netzadresse und die letzte die Broadcastadresse.

Für /24: 2⁸ − 2 = 254 nutzbare Hosts. Für /27: 2⁵ − 2 = 30.

Zugriffslisten verwenden eine Wildcard-Maske, die Umkehrung der Subnetzmaske: Jedes Oktett ist 255 minus das Maskenoktett. Für /27 ist das 0.0.0.31.

3Das Verfahren Schritt für Schritt

Hosts und Masken:

1. Bestimme die Hostbits: h = 32 − p.
2. Nutzbare Hosts: H = 2^h − 2.
3. Um von einer Maske zu einem Präfix zu kommen, zähle die 1-Bits: 255 sind 8, 224 sind 3, und so weiter.

Ein Netz aufteilen:

1. Du brauchst N Subnetze. Leihe dir aus dem Hostanteil die kleinste Zahl n von Bits mit 2ⁿ ≥ N.
2. Das neue Präfix ist das alte Präfix plus n.
3. Jedes Subnetz hat 2^{(32 − neues Präfix)} − 2 nutzbare Hosts.
4. Damit h Hosts in ein Subnetz passen, bestimme die kleinste Zahl von Hostbits mit 2^Bits − 2 ≥ h.

Der Bereich einer Adresse:

1. Finde das Oktett, in dem das Präfix endet. Seine Blockgröße ist 256 minus das Maskenoktett.
2. Die Netzadresse ist das größte Vielfache der Blockgröße, das nicht über dem Adressoktett liegt.
3. Die Broadcastadresse ist die Netzadresse plus die Blockgröße minus 1.
4. Nutzbare Hosts sind alles dazwischen: Netzadresse + 1 bis Broadcastadresse − 1.

4Ein durchgerechnetes Beispiel

Folge jedem Schritt. Versuche, den nächsten vorherzusagen, bevor du ihn öffnest.

5Den Bereich einer Adresse bestimmen

Nimm den Host 10.20.130.90/27. Das Präfix endet im vierten Oktett, und die Maske ist 255.255.255.224.

Die Subnetze im vierten Oktett beginnen bei 0, 32, 64, 96, … Das Adressoktett 90 liegt zwischen 64 und 95.

• Netzadresse: 10.20.130.64.
• Broadcastadresse: 64 + 32 − 1 = 95, also 10.20.130.95.
• Nutzbare Hosts: 10.20.130.65 bis 10.20.130.94.

Endet das Präfix im dritten Oktett, zum Beispiel bei /20, funktionieren dieselben Schritte am dritten Oktett. Das vierte Oktett ist dann 0 für das Netz und 255 für den Broadcast.

6Häufige Fehler

• Das −2 vergessen. Die Netzadresse und die Broadcastadresse sind keine nutzbaren Hosts.
• Das Präfix als Zahl der Hostbits verwenden. Die Hostbits sind 32 − p.
• Zu viele Bits leihen. Nimm das kleinste n, das genug Subnetze ergibt.
• Die Blockgröße im falschen Oktett berechnen. Verwende das Oktett, in dem das Präfix endet.
• Die Adresse selbst als Netzadresse nehmen. Runde auf ein Vielfaches der Blockgröße ab.

7So sehen Prüfungsaufgaben aus

• Leicht: Hosts pro Subnetz. Nutzbare Hosts für ein Präfix, die Maske eines Präfixes, das Präfix einer Maske oder eine Wildcard-Maske.
• Mittel: ein Netz aufteilen. Wie viele Subnetze eines gegebenen Präfixes passen, wie viele Bits zu leihen sind und die Hosts pro Subnetz, oder das kleinste Subnetz für eine Zahl von Hosts.
• Schwer: Adressbereiche. Die Netz-, Broadcast- oder letzte nutzbare Adresse eines Hosts, eine Sammelroute (Summary Route) für mehrere Netze oder VLSM-Zuweisung.

Schreibe für eine Sammelroute das Oktett, das sich ändert, binär und zähle, wie viele führende Bits alle Netze gemeinsam haben.

Gib bei VLSM dem größten LAN zuerst sein Subnetz, dann direkt danach das nächste, jeweils mit eigenem Präfix.