Wie funktioniert Subnetting

Subnetting: Verwendung, Funktionsweise und Berechnung. Mit Subnetting werden Netzwerke in kleinere Teilnetze geteilt. Dieser Artikel beschreibt die grundlegende Funktions- und Vorgehensweise beim Subnetting.

Das so genannte Subnetting beschreibt ein Verfahren, bei welchem physikalische Netzwerke in kleinere logische Netze unterteilt werden. Das heißt ein großes Netz kann in mehrere kleine Netze unterteilt werden, ohne dass die Topologie des Netzes in irgendeiner Art und Weise verändert wird.

Verwendung des Subnetting

Stellen Sie sich vor, Sie sind Rektor einer Schule. Innerhalb ihres Schulnetzwerks betreiben Sie beispielsweise drei Computerräume. Im Falle einer Erweiterung eines Raums müssen neue Computer in das Netzwerk aufgenommen werden. Alle Router im Netzwerk werden nun über die Änderung informiert, sodass auch die neuen Computer erreichbar sind. Dies bringt eine hohe Auslastung des Netzes mit sich. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass Datenpakete auf dem Weg von Computer A zu Computer B auf Grund noch nicht aktualisierter Routinginformationen verloren gehen.

Unterteilt man sein Netz in kleinere Netze, muss nur der für diesen Teilbereich zuständige Router über eine Änderung informiert werden. Wird ein Datenpaket nun von Raum A zu Raum B gesendet, erfolgt dies über den Router, der die Räume miteinander verbindet. Dieser kennt die einzelnen IP-Adressen der Computer in Raum B nicht, sondern weiß lediglich „den Weg“ zu diesem Subnetz. Dadurch werden die Netzlasten besser verteilt.

Funktionsweise des Subnetting

Jede 32 Bit IP-Adresse wird in einen Netz- und in einen Hostanteil untergliedert. Die Grenze zwischen Netz- und Hostanteil wird durch eine der IP-Adresse ähnlichen Subnetzmaske, welche ebenfalls aus 32 Bit besteht, festgelegt. Jedes Bit der Subnetzmaske wird einem Bit der IP-Adresse zugeordnet.

Beispiel:

  • IP-Adresse: 192.168.1.15
  • Subnetzmaske: 255.255.255.192

In der Bitschreibweise:

  • IP: 11000000.10101000.00000001.00001111
  • Subnetzmaske: 11111111.11111111.11111111.11000000

Die Trennung zwischen Netz- und Hostanteil wird beim Sprung von 1 auf 0 in der Bitschreibweise der Subnetzmaske deutlich. Dadurch, dass im letzten Byte der Subnetzmaske die ersten zwei Bits den Wert 1 besitzen, ist dieser Teil zusätzlich zu den ersten drei Byte für den Netzanteil zuständig. Die Größe des Hostanteils wird anhand der Bits mit dem Wert 0 deutlich.

Berechnung der Netzadresse

Das Teilnetz, dem die oben genannte IP-Adresse angehört, kann nun durch eine logische UND-Verknüpfung der beiden Adressen in der Bitschreibweise herausgefunden werden. Hierzu werden beide übereinandergelegt und jede Stelle der IP-Adresse mit der zugehörigen Stelle der Subnetzmaske miteinander verglichen. Besitzen beide Adressen an einer Stelle eine 1, ist das Bit in der Netzadresse an dieser Stelle ebenfalls eine 1, andernfalls 0.

  • IP-Adresse: 11000000.10101000.00000001.00001111
  • Subnetzmaske: 11111111.11111111.11111111.11000000
  • Netzadresse: 11000000.10101000.00000001.00000000, dezimal: 192.168.1.0

Berechnung der Netz- und Hostanzahl

Um die Anzahl der möglichen logischen Netze innerhalb des gesamten Netzes herauszufinden, betrachtet man die Anzahl der Bits, die dem Netzanteil hinzugefügt wurden. Mit Hilfe von diesen zwei auf 1 gesetzten Bits im letzten Byte können insgesamt vier Zustände erreicht werden (2^2 = 4; allgemein: 2^n; n = Anzahl der auf 1 gesetzten Bits). Dadurch wurde das große Netz in vier kleinere Netze unterteilt.

  1. Netz: 192.168.1.[00]000000, dezimal: 192.168.1.0
  2. Netz: 192.168.1.[01]000000, dezimal: 192.168.1.64
  3. Netz: 192.168.1.[10]000000, dezimal: 192.168.1.128
  4. Netz: 192.168.1.[11]000000, dezimal: 192.168.1.192

Selbiges gilt für den Hostanteil. Durch 6 Bits können maximal 64 Zustände erreicht werden (2^6 = 64). Jedoch muss im Hostanteil darauf geachtet werden, dass jeweils die erste und die letzte Adresse im Adressbereich für Netzadresse und Broadcastadresse reserviert ist, das heißt effektiv 2^n-2 Adressen im Hostanteil zur Verfügung stehen.

Die Broadcastadresse, welche die letztmögliche IP-Adresse innerhalb des jeweiligen Adressbereiches ist, erhält man durch das auf 1 setzen der Bits im Hostanteil:

  1. Netz: 192.168.1.[00]111111, dezimal: 192.168.1.63
  2. Netz: 192.168.1.[01]111111, dezimal: 192.168.1.127
  3. Netz: 192.168.1.[10]111111, dezimal: 192.168.1.191
  4. Netz: 192.168.1.[11]111111, dezimal: 192.168.1.255

Alle Adressen im jeweiligen Adressbereich zwischen Netz- und Broadcastadresse können nun für Clients verwendet werden.

  1. Netz: 192.168.1.1 – 192.168.1.62
  2. Netz: 192.168.1.65 – 192.168.1.126
  3. Netz: 192.168.1.129 – 192.168.1.190
  4. Netz: 192.168.1.193 – 192.168.1.254

Die 4 Teilnetze sind nun logisch voneinander getrennt. Ein Client aus Netz 1 kann dann beispielsweise nur über einen Router mit einem Client aus Netz 2 kommunizieren.

Schreibweisen des Subnettings

Man unterscheidet grundlegend 2 Schreibweisen:

  • Dotted decimal:

Bei dieser Schreibweise werden IP-Adresse und Subnetzmaske voll ausgeschrieben. Die jeweiligen 8 Bits werden durch einen Punkt voneinander getrennt und in eine Dezimalzahl umgerechnet. Diese Schreibweise ist auf Grund der Dezimalzahlen für den Menschen die einfachere.

Beispiel: 192.168.1.3, 255.255.255.0

  • Slash:

Die Slash-Schreibweise unterscheidet sich von der Dotted decimal-Schreibweise nur durch die Art und Weise, wie die Subnetzmaske dargestellt wird. Hierzu werden von der Bitschreibweise ausgehend von links alle 1en gezählt.

Beispiel: 255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000 = 24

Die 24 wird nun durch einen / an die IP-Adresse angehängt: 192.168.1.3/24

Subnetze mit variabler Länge

Das Subnetting bietet nicht nur die Unterteilung von Netzen in gleich große, sondern auch in Netze mit variabler Größe. Das heißt, dass das Beispielnetz aus diesem Artikel nicht nur in 4 gleich große, sondern auch in insgesamt 6 Netze, 2 Netze á 64 Adressen und 4 Netze á 32 Adressen unterteilt werden kann. Hierzu wird den Teilnetzen á 64 Adressen die Subnetzmaske 255.255.255.240 (/24), und den Teilnetzen á 32 Adressen die Subnetzmaske 255.255.255.248 (/25) zugewiesen. Dieses Verfahren kann dazu verwendet werden, exakt abgestimmte Netze zur Verfügung zu stellen und den vorhandenen Adressraum optimal auszunutzen.

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