Subnetting einfach erklärt

Subnetting ist kompliziert? Mitnichten. Dieser Artikel erklärt auf einfache Art und Weise wie Subnetting funktioniert und gibt mit einem Onlinetrainer viele Aufgaben zum Üben und Vertiefen.

Grundladen zu IP-Netzwerken

Wenn du bereits weißt, was eine IP-Adresse, ein Netz- und Hostanteil, sowie eine Subnetzmaske ist und was das mit Routing zu tun hat, bist du für diesen Artikel bestens vorbereitet. Ansonsten kann ich dir mein Grundlagenvideo zu diesen Themen empfehlen:

Warum Subnetting?

Ich möchte hier nicht zu weit ausholen, warum oder wann Subnetting erforderlich ist, da es in diesem Artikel hauptsächlich um die Berechnung gehen soll. Kurz gesagt bringt Subnetting folgende Vorteile:

• Größeres Netz in kleine Subnetze unterteilen
• Broadcastdomäne verkleinern
• Kollisionsdomäne verkleinern
• Performance und Übersicht allgemein im Netzwerk erhöhen

Subnetting unterteilt also ein Netzwerk in mehrere kleinere Unternetze. Das Gegenteil davon wäre Supernetting. Beim Supernetting wird also mit anderen Worten die Anzahl der maximalen Hosts im Netzwerk erhöht oder mehrere Netze zusammengefasst.

Subnetting in der Praxis

Nehmen wir einmal an, wir haben folgende IP-Adresse 192.168.0.15/24. In diesem Beispiel wäre die Subnetzmaske 255.255.255.0, weil 24 Bits der Subnetzmaske auf 1 gesetzt sind. Die Subnetzmaske sieht dann wie folgt aus: 11111111.11111111.11111111.00000000

Alle Bits in der Subnetzmaske, die auf 1 gesetzt sind, beschreiben den Netzanteil der IP-Adresse. Alle Bits, die auf 0 gesetzt sind, den Hostanteil. Der Hostanteil bestimmt, wie viele IP-Adressen in einem (Sub-)netz untergebracht werden können. In diesem Beispiel also 2⁸, da 8 Bits auf 0 gesetzt sind. Wir haben also 8 Host-Bits. Wenn wir aber unser Netzwerk weiter unterteilen möchten, da wir beispielsweise vier Subnetze für beispielsweise vier Abteilungn in einer Firma bilden möchten, müssen wir uns Bits aus dem Hostanteil "klauen" und diese dem Netzanteil hinzufügen. Die Subnetzmaske bestimmt also, in welchem Subnetz sich eine IP-Adresse befindet und wie viele IP-Adressen pro Subnetz vorhanden sind. Hier ein Beispiel:

Gesuchte Anzahl an Subnetze: 4
Frage: Wie viele Bits müssen wir dem Hostanteil entnehmen, damit wir 4 Subnetze bilden können?
Rechenweg: 2ⁿ >= 4
Lösung: 2² >= 4

Wir müssen also zwei Bits aus dem Hostanteil dem Netzanteil hinzufügen. In unserem Beispiel wird aus der Subnetzmaske /24 die neue Subnetzmaske /26 bzw. 255.255.255.192 oder in Binär 11111111.11111111.11111111.11000000.

Netzwerkadresse berechnen

Jetzt berechnen wir einmal, in welchem Subnetz unsere ursprüngliche IP-Adresse 192.168.0.15 liegt und wie die Eckdaten dieses Subnetzes sind. Gesucht ist also die Netzwerkadresse (Netz-ID), erster und letzter Host im Subnetz und die Broadcastadresse. Um die Netzwerkadresse zu berechnen, muss die IP-Adresse und die Subnetzmaske in Binär umgerechnet werden. Dann wird auf diesen eine Bitweise-Und-Operation angewendet:

11000000.10101000.00000000.00001111
11111111.11111111.11111111.11000000
11000000.10101000.00000000.00000000

Daraus ergibt sich also die Netzwerkadresse 192.168.0.0 für das Subnet, in dem sich auch die ursprüngliche IP-Adresse 192.168.0.15 befindet. Die Netzwerkadresse ist die erste IP-Adresse eines Netzes.

Ersten Host berechnen

Um den ersten Host zu berechnen, nehmen wir die vorhin ausgerechnete Netzwerkadresse und setzen das letzte Host-Bit auf 1. Wir erhalten folgende IP-Adresse: 11000000.10101000.00000000.00000001 bzw. 192.168.0.1. Dadurch, dass nur das letzte Host-Bit auf 1 steht, handelt es sich um die zweite IP-Adresse im Netz. Die erste IP-Adresse ist ja für die Netzwerkadresse reserviert, die wir vorhin schon ausgerechnet haben.

Letzten Host berechnen

Um den letzten Host zu berechnen, nehmen wir die vorhin ausgerechnete Netzwerkadresse und setzen außer dem letzten Host-Bit alle Host-Bits auf 1. Wir erhalten folgende IP-Adresse: 11000000.10101000.00000000.00111110 bzw. 192.168.0.62. Dadurch, dass nur das letzte Host-Bit auf 0 steht, handelt es sich um die vorletzte IP-Adresse im Netz. Die letzte IP-Adresse ist für die Broadcastadresse reserviert.

Broadcastadresse berechnen

Um den Broadcast zu berechnen, nehmen wir die vorhin ausgerechnete Netzwerkadresse und setzen alle Host-Bits auf 1. Wir erhalten folgende IP-Adresse 11000000.10101000.00000000.00111111 bzw. 192.168.0.63. Dadurch, dass alle Host-Bits auf 1 gesetzt sind, handelt es sich um die letzte IP-Adresse des Netzes. Das nächste Subnetz würde in unserem Beispiel dann mit der Netzwerkadresse 192.168.0.64 beginnen und so weiter.

Subnetting Aufgaben

Um Sub- und Supernetting weiter zu üben, habe ich ein kleines PHP-Skript geschrieben, welches nach dem Zufallsprinzip IP-Adressen ausgibt, für diese dann die Subnetzmaske, Netzwerkadresse, erster und letzter Host und die Broadcastadresse berechnen werden müssen. Zu den Subnetting Übungsaufgaben inklusive Rechenweg geht es hier:

https://demo.nocksoft.de/subnettingtrainer/

Weiterführende Links
https://de.wikipedia.org/wiki/Oktett_(Informatik)
https://de.wikipedia.org/wiki/IP-Adresse
https://de.wikipedia.org/wiki/Netzklasse
http://www.jenshohmann.de/2009/08/subnetting/
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm
https://hosting.1und1.de/digitalguide/server/knowhow/subnetting-wie-funktionieren-subnetze/
https://de.wikipedia.org/wiki/Netzmaske
http://www.trinler.net/de/service/tools/ipcalc.html
http://openbook.rheinwerk-verlag.de/it_handbuch/04_006.html#dodtpe3bff1ac-8054-47ed-ac48-ca276c03909c