Was ist eine Subnetzmaske?

In einem Netzwerk hat jeder Host und Router eine eindeutige IP-Adresse, die seine Netzwerknummer und die Hostnummer verschlüsselt. Diese IP-Adresse dient als Identifikation im Netz, um die Datenpakete an den richtigen Computer im Netz weiterzuleiten. Die IP-Adressen sind 32 Bit lang und befinden sich in der Quelle

In einem Netzwerk hat jeder Host und Router eine eindeutige IP-Adresse, die seine Netzwerknummer und die Hostnummer verschlüsselt. Diese IP-Adresse dient als Identifikation im Netz, um die Datenpakete an den richtigen Computer im Netz weiterzuleiten.

Die IP-Adressen sind 32 Bit lang und befinden sich in den Quell- und Zieladressfeldern der Anfrage- und Antwortpakete. Die 32 Bits der IP-Adresse sind in 8 Bits gruppiert, was 4 Bytes ergibt, und ein Teil der IP-Adresse identifiziert das Netz, zu dem sie gehört.

Entweder das erste, zweite, dritte oder alle drei Bytes stehen für eine Subnetzadresse und die restlichen für die eindeutige Adresse des Computers.

Teilnetz der Klasse B

Klassifizierung von IP-Adressen

Die Kommunikation im Internet erfolgt über die TCP/IP-Protokollsuite, eine Reihe von Protokollen mit zwei Versionen, Version 4 und Version 6. IPV4 ist eine 32-Bit-Adresse, während IPV6 eine 128-Bit-Adresse ist. IPV4 verwendet numerische Werte, während IPV6 hexadezimale Werte verwendet.

Das Internet teilt die IP-Adressen in fünf Kategorien oder fünf Klassen ein, die als " Classful Addressing" bekannt sind. Es gibt Adressen der Klassen A, B, C, D und E. Die Bereiche für die verschiedenen Klassen von Adressen umfassen:

Es gibt verschiedene Übertragungstechniken für verschiedene Empfänger, nämlich Unicast, Multicast, Broadcast und Anycast-Kommunikation.

• Unicast-Kommunikation ist eine Eins-zu-Eins-Kommunikation. Es handelt sich um eine einzelne und direkte Kommunikation zwischen zwei Geräten auf einer festgelegten Route.

• Multicast hat mehr als einen Empfänger, und nur die Multicast-Mitglieder empfangen den Multicast-Verkehr. Die Pakete gehen an eine Gruppe von Computern innerhalb desselben oder eines anderen physischen Netzes, und das Paket geht an jedes Mitglied des Multicast-Netzes.

• Bei der Broadcast-Kommunikation gibt es ebenfalls mehr als einen Empfänger, und alle Empfänger erhalten den Verkehr im Netz, obwohl sie nicht Teil des Netzes sind.

• Anycast liefert an eine Gruppe von Computern, deren Adressen das gleiche Präfix haben. Computer, die mit demselben physischen Netzwerk verbunden sind, teilen sich dieselben Präfixadressen.

Bei der Anycast-Kommunikation geht der Verkehr an mindestens ein Mitglied der Gruppe oder an das nächstgelegene oder am leichtesten erreichbare.

Die IP-Adresse ist eine 32-Bit-Adresse, die in punktierter Dezimalschreibweise angegeben wird. Die 32-Bit-Adresse ist in 4 Bytes oder 4 Oktette mit jeweils 8 Bits unterteilt. Die 4 Oktette sind im Dezimalformat von 0 bis 255. Die niedrigste IP-Adresse ist 0.0.0.0 und die höchste IP-Adresse ist 255.255.255.255.

Was ist ein Subnetz?

Das Problem, mit dem die Netzwerke konfrontiert waren, bestand darin, dass sich eine einzelne Adresse der Klasse A, B oder C auf ein einziges Netzwerk und nicht auf eine Sammlung von LANs bezieht. Um dieses Problem zu lösen, führten die Netzbetreiber die Subnetze ein.

Ein Subnetz ist eine logische Unterteilung eines Netzes. Durch die Unterteilung des Netzes in zwei oder mehr Netze entsteht ein Subnetz. Subnetze machen Netzwerke effizienter, da der Netzwerkverkehr eine kürzere Strecke zurücklegt, ohne unnötige Router zu passieren, um sein Ziel zu erreichen. Die Subnetzbildung vereinfacht den Datenverkehr, der über einen Router läuft, der für ein bestimmtes Netz zuständig ist, anstatt alle Router zu durchlaufen, um ein bestimmtes Gerät zu finden.

Die Klasse-B-Adresse kann nur bis zu 64.000 Adressen bereitstellen. Das Subnetting stellt IP-Adressen bereit, wenn das Netzwerk wächst, indem es das Netzwerk in mehrere Teile für den internen Gebrauch aufteilt. Nach außen hin wirkt es jedoch wie ein einziges Netz.

Jedes Netz hat seinen eigenen Router, der mit dem Hauptrouter verbunden ist. Wenn ein Paket beim Hauptrouter ankommt, leitet dieser das Paket an das jeweilige Teilnetz weiter. Die Frage ist, wie der Router den Weg zum richtigen Ziel finden wird.

Eine Möglichkeit wäre eine Tabelle mit 64.000 Adressen, und der Router sagt, welchen Weg er nehmen soll. Diese Idee würde funktionieren, erfordert aber eine große Tabelle im Hauptrouter und eine manuelle Pflege, wenn Hosts hinzugefügt, verschoben oder außer Betrieb genommen werden.

Stattdessen wurde ein anderes Schema, die Subnetzmaske, eingeführt. Die Subnetzmasken werden ebenfalls in punktierter Dezimalschreibweise geschrieben, wobei ein Schrägstrich gefolgt von der Anzahl der Bits im Netzwerk- und Subnetzteil hinzugefügt wird. Eine alternative Schreibweise ist /22, um anzugeben, dass die Subnetzmaske 22 Bits lang ist.

Die Subnetzung ist außerhalb des Netzes nicht sichtbar, so dass für die Zuweisung eines neuen Subnetzes keine Kontaktaufnahme mit der Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) oder eine Änderung einer externen Datenbank erforderlich ist.

Beispielsweise könnte das erste Teilnetz eine IP-Adresse verwenden, die mit 130.50.4.1 beginnt, das zweite Teilnetz könnte mit 130.50.8.1 beginnen und so weiter.

In den folgenden Beispielen werden die Subnetze in Viererschritten gezählt. Die entsprechenden Binäradressen lauten wie folgt:

Teilnetz 1: 10000010 00110010 00000100 00000001

Teilnetz 2: 10000010 00110010 00001000 00000001

Der vertikale Balken | zeigt die Grenze zwischen der Subnetznummer und der Hostnummer. Er besteht aus einer 6-Bit-Subnetznummer auf der linken Seite und einer 10-Bit-Hostnummer auf der rechten Seite.

Wie funktioniert ein Subnetz?

Es ist wichtig zu verstehen, wie ein Router IP-Pakete verarbeitet, um zu verstehen, wie ein Subnetz funktioniert. Jeder Router verfügt über eine Tabelle mit einer Reihe von (Netzwerk, 0) IP-Adressen, die den Zugang zu entfernten Netzen regeln. Die zweite IP-Adresse (this-network, host) gibt an, wie man zu den lokalen Hosts gelangt.

Für jede Tabelle gibt es eine Netzwerkschnittstelle, über die das Ziel erreicht werden kann. Wenn ein IP-Paket ankommt, wird die Zieladresse in der Routing-Tabelle nachgeschlagen. Ist das Paket für ein entferntes Netz bestimmt, wird es an den nächsten Router an der in der Tabelle angegebenen Schnittstelle weitergeleitet. Handelt es sich um einen lokalen Host im selben LAN, wird das Paket direkt an das Ziel gesendet.

Der Router leitet das Paket an einen Standard-Router mit zusätzlichen Informationen und umfangreichen Tabellen weiter, wenn er die Zieladresse nicht finden kann. Dieser Algorithmus bedeutet, dass der Router Informationen über die benachbarten Netze und deren Computer in seinem Teilnetz enthalten muss. Er muss sich nicht um alle Netz- und Host-Paare im Netz kümmern, was die Größe der Routing-Tabelle verringert.

Die Subnetze in den Routing-Tabellen haben Einträge der Form (dieses-Netz, Subnetz, 0) und (dieses-Netz, dieses-Subnetz, Host). Ein Router in einem Subnetz weiß, wie er zu den Hosts in seinem eigenen Subnetz gelangt.

Der Router muss die Details über die Hosts in anderen Subnetzen nicht kennen, da er sie durch Ausführung einer booleschen UND-Funktion und mit der Subnetzmaske des Netzes finden kann, anstatt die IP-Adressen der Hosts eines anderen Subnetzes zu speichern. 

Der Hauptrouter benötigt eine Subnetzmaske, um das Subnetting zu implementieren und zeigt die Aufteilung zwischen Netzwerk+ Subnetznummer und Host an.

So wird beispielsweise ein an 130.50.15.6 adressiertes Paket, das am Hauptrouter ankommt, mit der Subnetzmaske 255.255.252.0/22 UND-verknüpft, um die Subnetzadresse 130.50.12.0 zu erhalten.

Der Router sucht nach dieser Adresse in den Routing-Tabellen, um herauszufinden, über welche Ausgangsleitung er zu diesem Router gelangen kann. Das Subnetting reduziert den Platz in der Routertabelle, indem es eine dreistufige Hierarchie aus Netzwerk, Subnetz und Host schafft.

Was ist eine Subnetzmaske?

An IP address has two components, the network address, and the host address. A subnet mask separates the IP address into the network and a host address (<network><host>). Subnetting further divides the host part of an IP address into a subnet and host address (<network><subnet><host>). It is called a subnet mask because it helps identify the network address of an IP address by performing a bitwise AND operation on the netmask.

Eine Subnetzmaske ist eine 32-Bit-Zahl, die eine IP-Adresse maskiert und die IP-Adresse in eine Netzwerk- und eine Host-Adresse unterteilt. Die Subnetzmaske wird erstellt, indem die Netzwerkbits auf alle 1en und die Hostbits auf alle 0en gesetzt werden. Innerhalb eines Netzwerks reserviert der Router zwei Hostadressen für einen bestimmten Zweck. Der Router weist einer Netzwerkadresse alle 0 und einer Broadcast-Adresse alle 255 zu, aber niemals einem Host.

Durch die Anwendung einer Subnetzmaske auf eine IP-Adresse wird die Netzwerkadresse von der Hostadresse getrennt. Die 1en stehen für die Netzwerkbits in der Maske, die 0en für die Hostbits. Durch eine bitweise logische UND-Verknüpfung der IP-Adresse mit der Subnetzmaske erhält man die Netzwerkadresse. 

Wie funktioniert eine Subnetzmaske?

Eine Maske ist eine 32-Bit-Binärzahl, die bei bitweiser UND-Verknüpfung mit einer Adresse im Block die erste Adresse des Blocks ergibt. Wenn es Subnetze gibt, verwendet eine Adresse eine Maske, um die Netzwerkadresse aus der Zieladresse zu extrahieren. 

Zum Beispiel, 

Für die IP-Adresse 216.003.218.12 lautet das Punkt-Dezimal-Format - 11011000.00000011.10000000.00001100

Sie gehört zur Klasse C, daher ist die Maske 255.255.255.000.

Das gepunktete Dezimalformat ist 11111111.11111111.11111111 .00000000.

Daher lautet die Netzwerkadresse

216.003.218.0 - 11011000.00000011.10000000. 00000000.

Die ersten 24 Bits sind die Netzwerkadresse und die letzten 8 Bits (die restlichen Nullen in der Subnetzmaske) sind die Hostadresse. Daraus ergibt sich das Folgende:

11011000.00000011.10000000. 00000000- Netzwerkadresse (216.003.218.0)

00000000.00000000.00000000.00001100 - Host-Adresse (000.000.000.12)

Abschließende Überlegungen

Das Internet wächst exponentiell, und es ist unbedingt notwendig zu verstehen, wie IP-Adressen funktionieren und warum Netzwerke Subnetze verwenden. Das Subnetting unterteilt ein großes Netzwerk in kleinere Netzwerke, um Überlastungen zu vermeiden, den Datenverkehr zu verwalten und das Netzwerk besser zu managen. 

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